DE10140262A1 - Two-stroke engine with crankshaft-less force transfer has cylinder radial to shaft, closed by cylinder floor/head, arranged between two flywheels attached to driven shaft beneath cylinder floor - Google Patents

Two-stroke engine with crankshaft-less force transfer has cylinder radial to shaft, closed by cylinder floor/head, arranged between two flywheels attached to driven shaft beneath cylinder floor

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Abstract

The engine has a reciprocating piston and crankshaft-less force transfer from the piston to the driven shaft, especially with several cylinders. At least one cylinder (2) in a cylinder housing (5) and radial to the shaft axis (16) is closed by a cylinder floor (12) and head (11) and is arranged between two flywheels (7) attached to the driven shaft, which is mounted beneath the cylinder floor in shaft bearings (10) in the cylinder housing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit hin- und hergehender Kolben­ bewegung und kurbelwellenloser Kraftübertragung des Kolbens auf die Ab­ triebswelle.The invention relates to a two-stroke engine with a reciprocating piston motion and crankshaft-less power transmission of the piston to the down drive shaft.

Das Prinzip, über eine rotierende, außermittig zur Abtriebswelle verlaufende Kurvenbahn eine hin- und hergehende Kolbenbewegung zu erzeugen, ist be­ kannt.The principle is based on a rotating one that runs eccentrically to the output shaft To generate a reciprocating piston movement is be known.

In der Offenlegungsschrift DE 25 41 358 wird ein mehrzylindriger Verdichter beschrieben, bei dem am Kolbenende angeordnete Bolzen sowohl in eine in sich geschlossene Kurvenbahn als auch in eine Geradführung eingreifen, wobei die Geradführung dazu dient, ein Verkanten der Bolzen in der Kurven­ bahn zu vermeiden. Statt eines großen Zylinders wurden drei kleine Zylinder angeordnet, um bei gegebener Verdichterleistung die Belastung von Bolzen und Kurvenbahn in akzeptablen Grenzen zu halten. Der Raum unterhalb der Kolben kann als Ölraum genutzt werden, so daß eine ausreichende Schmie­ rung der Maschine gegeben ist.The published patent application DE 25 41 358 describes a multi-cylinder compressor described, in which arranged at the piston end pin both in a closed curve path as well as in a straight line, the straight guide serves to tilt the bolts in the curve avoid the web. Instead of one large cylinder, there were three small cylinders arranged to withstand the load of bolts at a given compressor capacity and keep the cam track within acceptable limits. The space below the Piston can be used as an oil chamber, so that sufficient lubrication machine is given.

Als Nachteil der beschriebenen Kolbenmaschine muß angeführt werden, daß gegenüber einer konventionellen Ausführung mit Pleuel und Kurbelwelle kein Bauraumgewinn erzielt wird.As a disadvantage of the piston machine described, it must be stated that compared to a conventional version with a connecting rod and crankshaft Space saving is achieved.

Eine Übertragung des kurbelwellenlosen Bauprinzipes auf einen Zweitaktmotor ist ebenfalls nichtmöglich, da beim Zweitaktmotor der Raum unterhalb der Kolben als Spülpumpe genutzt werden muß, in dem das Kraftstoff-Öl-Luft-Ge­ misch angesaugt wird und dabei die geringen Ölmengen im Gemisch zur Schmierung nicht ausreichen.A transfer of the crankless construction principle to a two-stroke engine is also not possible, since the space below the Piston must be used as a flushing pump in which the fuel-oil-air Ge is sucked in and the small amounts of oil in the mixture Lubrication is insufficient.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, das an sich einfache Prinzip des kur­ belwellenlosen Kolbenantriebes durch eine Kurvenbahn auch für einen Zwei­ taktmotor mit kleinerer Leistung zu nutzen, wobei aber gegenüber einer Kur­ beltrieb-Lösung deutliche Vorteile bezüglich Bauraum, Gewicht und Herstell­ kosten erreicht werden müssen.The invention is based on the task, the simple principle of the cure Pistonless shaft drive through a cam track even for two to use a clock engine with lower power, but compared to a cure beltrieb solution has clear advantages in terms of installation space, weight and manufacturing costs must be achieved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of claim 1 solved.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9, aus den Zeichnungen und den zugehörigen Figurenbe­ schreibungen.Further important features and advantages of the invention result from the Claims 2 to 9, from the drawings and the associated figures descriptions.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt:The invention is shown schematically in one embodiment:

Es zeigt (Fig. 1) einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Zweizylinder- Zweitaktmotors (1) nach den Ansprüchen 1 bis 3 sowie 5 bis 9 und (Fig. 2) eine geschnittene Draufsicht von (Fig. 1).It shows ( FIG. 1) a cross section of a two-cylinder two-stroke engine ( 1 ) according to the invention according to claims 1 to 3 and 5 to 9 and ( FIG. 2) a sectional plan view of ( FIG. 1).

Wie aus (Fig. 1) ersichtlich, beginnen die Zylinder (2) in unmittelbarer Nähe der Abtriebswelle (9). Gegenüber einer vergleichbaren konventionellen Anordnung eines Zweizylinder-Boxer-Kurbeltriebes ergibt sich dabei ein deutlicher Gewinn an Motor-Baubreite, da der Hub der Kurbelwelle und zwei Pleuellängen einge­ spart werden. Auch die Baulänge des Zweizylindermotors (1) ist minimiert, da die Zylinder (2) zueinander ohne seitlichen Versatz angeordnet sind und die Wellenlager (10) der Abtriebswelle (9) innerhalb der Baubreite des Zylinder­ gehäuses (5) liegen.As can be seen from ( Fig. 1), the cylinders ( 2 ) begin in the immediate vicinity of the output shaft ( 9 ). Compared to a comparable conventional arrangement of a two-cylinder boxer crank mechanism, this results in a significant gain in engine width, since the stroke of the crankshaft and two connecting rod lengths are saved. The overall length of the two-cylinder engine ( 1 ) is minimized because the cylinders ( 2 ) are arranged to each other without lateral offset and the shaft bearings ( 10 ) of the output shaft ( 9 ) are within the overall width of the cylinder housing ( 5 ).

Die Schwungmasse des erfindungsgemäßen Motors (1) ist auf die beiden Schwungräder (7) verteilt, die die Kurvenbahnen (8) beinhalten. Die Gerad­ führungen (6) werden vom Zylindergehäuse (5) gebildet, durch die die Kol­ benbolzen (4) der Kolben (3) in die Kurvenbahren (8) eingreifen. Der Öl­ raum (19) wird durch die Deckel (13, 14) nach außen abgedichtet. Durch den Zylinderboden (12) und den Kolben (3) wird in jedem Zylinder (2) ein Ansaugraum (17) geschaffen, in dem beim Zweitaktmotor in bekannter Weise durch den aufwärts gehenden Kolben (3) die Spülluft oder das Kraft­ stoff-Luftgemisch angesagt wird und von dort durch den abwärts gehenden Kolben (3) über die Überströmkanäle (21) in die Verbrennungsräume (18) gelangt.The flywheel mass of the motor ( 1 ) according to the invention is distributed over the two flywheels ( 7 ) which contain the cam tracks ( 8 ). The straight guides ( 6 ) are formed by the cylinder housing ( 5 ) through which the piston benbolzen ( 4 ) of the piston ( 3 ) engage in the bends ( 8 ). The oil chamber ( 19 ) is sealed to the outside by the cover ( 13 , 14 ). Through the cylinder bottom ( 12 ) and the piston ( 3 ) in each cylinder ( 2 ), an intake chamber ( 17 ) is created in which the purge air or the fuel-air mixture is announced in the two-stroke engine in a known manner by the ascending piston ( 3 ) and from there through the downward-moving piston ( 3 ) via the overflow channels ( 21 ) into the combustion chambers ( 18 ).

Von großem Vorteil beim erfindungsgemäßen Zweitaktmotor (1) ist, daß er ohne Gemischschmierung betrieben werden kann, da alle verschleißenden und zu schmierenden Teile im Ölraum (19) liegen und auch die Kolben (3) durch die Geradführungen (6) hindurch vom Ölraum (19) aus mit Schmieröl versorgt werden.A great advantage of the two-stroke engine ( 1 ) according to the invention is that it can be operated without mixed lubrication, since all parts that are subject to wear and lubrication are in the oil chamber ( 19 ) and the pistons ( 3 ) through the straight guides ( 6 ) from the oil chamber ( 19 ) are supplied with lubricating oil.

Der Kolbenbolzen (4) des Kolbens (3) überträgt die Kolbenkraft durch Linien­ berührung auf die Kurvenbahn (8). Bei Motoren mit höherer Leistung ist es deshalb aus Verschleißgründen vorteilhaft, wenn der Kolbenbolzen (4) - in hier nicht näher dargestellter Form - im Bereich der Kurvenbahn ein Art von Gleitstein trägt, damit über einen flächigen Kontakt zur Kurvenbahn (8) die Flächenpressung reduziert wird.The piston pin ( 4 ) of the piston ( 3 ) transmits the piston force through line contact to the cam track ( 8 ). For engines with higher power, it is therefore advantageous for reasons of wear and tear if the piston pin ( 4 ) - in a form not shown here - carries a type of sliding block in the area of the cam track so that the surface pressure is reduced via a flat contact with the cam track ( 8 ) ,

Es versteht sich, daß die Konzeption und Anordnung der erfindungsgemäßen kurbelwellenlosen Kraftübertragung des Kolbens (3) auf die Abtriebswelle (9) auch für andere Hubkolbenmaschinen wie Pumpen und Verdichter verwendet werden kann, wofür beispielsweise für einen Viertaktmotor das Zylinderge­ häuse (5) ohne Zylinderboden (12) sowie ohne Einlaßkanal (20), Überström­ kanal (21) und Auslaßkanal (22) ausgeführt wirdl und die Steuerung der Gas­ wechselvorgänge im Zylinderkopf (11) erfolgt.It goes without saying that the design and arrangement of the crankshaft-less power transmission of the piston ( 3 ) to the output shaft ( 9 ) can also be used for other reciprocating piston machines such as pumps and compressors, for which purpose the cylinder housing ( 5 ) without a cylinder bottom ( 5 ), for example for a four-stroke engine. 12 ) and without an inlet duct ( 20 ), overflow duct ( 21 ) and outlet duct ( 22 ) is executed and the control of the gas exchange processes takes place in the cylinder head ( 11 ).

Durch den erfindungsgemäßen Zweitaktmotor (1) wird eine haltbare Bauweise einer kurbelwellenlosen Kraftübertragung geschaffen, die bezüglich benötig­ tem Bauraum, Gewicht und Herstellkosten der konventionellen Bauart mit Kurbeltrieb deutlich überlegen ist und gleichzeitig den Motorbetrieb ohne Ölbeimischung zum Kraftstoff ermöglicht, wodurch der Ölverbrauch und die Abgaswerte auf das Niveau eines Viertaktmotors verbessert werden. The two-stroke engine ( 1 ) according to the invention creates a durable construction of a crankshaft-less power transmission, which is clearly superior to the conventional construction with crank mechanism in terms of required installation space, weight and manufacturing costs and at the same time enables engine operation without adding oil to the fuel, thereby reducing oil consumption and exhaust gas values the level of a four-stroke engine can be improved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Zweitaktmotor
Two-stroke engine

22

Zylinder
cylinder

33

Kolben
piston

44

Kolbenbolzen
piston pin

55

Zylindergehäuse
cylinder housing

66

Geradführung
straight guide

77

Schwungrad
flywheel

88th

Kurvenbahn
cam track

99

Abtriebswelle
output shaft

1010

Wellenlager
shaft bearing

1111

Zylinderkopf
cylinder head

1212

Zylinderboden
cylinder base

1313

Deckel links
Left cover

1414

Deckel rechts
Right cover

1515

Zylinderachse
cylinder axis

1616

Wellenachse
shaft axis

1717

Ansaugraum
suction

1818

Verbrennungsraum
combustion chamber

1919

Ölraum
oil space

2020

Einlaßkanal
intake port

2121

Überströmkanal
overflow

2222

Auslaßkanal
outlet channel

Claims (9)

1. Zweitaktmotor mit hin- und hergehender Kolbenbewegung und kurbel­ wellenloser Kraftübertragung des Kolbens auf die Abtriebswelle, insbeson­ dere mit mehreren Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein, in einem Zylindergehäuse (5) befindlicher, radial zur Wellenachse (16) stehender, durch einen Zylinderboden (12) und einen Zylinderkopf (11) verschossener Zylinder (2) zwischen zwei auf der Ab­ triebswelle (9) befestigte Schwungräder (7) angeordnet ist und die Ab­ triebswelle (9) unterhalb des Zylinderbodens (12) im Zylindergehäuse (5) in Wellenlagern (10) gelagert ist.1. Two-stroke engine with reciprocating piston movement and crankless shaft transmission of the piston to the output shaft, in particular with several cylinders, characterized in that at least one, in a cylinder housing ( 5 ) located radially to the shaft axis ( 16 ), by one Cylinder base ( 12 ) and a cylinder head ( 11 ) closed cylinder ( 2 ) between two on the drive shaft ( 9 ) from fixed flywheels ( 7 ) is arranged and the drive shaft ( 9 ) below the cylinder base ( 12 ) in the cylinder housing ( 5 ) in Shaft bearings ( 10 ) is mounted. 2. Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) einen Kolben (3) enthält, dessen Kolbenbolzen (4) durch zwei, in das Zylindergehäuse (5) eingearbeitete und parallel zur Zylinderachse (15) verlaufende Geradführungen (6) hindurch mit beiden Kolbenbolzenenden in eine, in den Schwungrädern (7) eingearbeitete, etwa kreisförmige und exzentrisch zur Wellenachse (16) liegende Kurven­ bahn (8) eingreift.2. Two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 2 ) contains a piston ( 3 ), the piston pin ( 4 ) by two, in the cylinder housing ( 5 ) incorporated and parallel to the cylinder axis ( 15 ) extending straight guides ( 6 ) through with both piston pin ends in a, in the flywheels ( 7 ) incorporated, approximately circular and eccentric to the shaft axis ( 16 ) lying curve path ( 8 ) engages. 3. Zweitaktmotor nach einem oder beiden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweizylindermotor die Zylinder (2) im Zylindergehäuse (5) einen Winkel von 180° bilden.3. Two-stroke engine according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that in a two-cylinder engine the cylinders ( 2 ) in the cylinder housing ( 5 ) form an angle of 180 °. 4. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei und mehr Zylindern die Zylinder (2) im Zylindergehäuse (5) sternförmig angeordnet sind. 4. Two-stroke engine according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that in the case of three or more cylinders, the cylinders ( 2 ) are arranged in a star shape in the cylinder housing ( 5 ). 5. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (4) etwa auf halber Kolbenlänge des Kolbens (3) angeordnet ist.5. Two-stroke engine according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the piston pin ( 4 ) is arranged approximately at half the piston length of the piston ( 3 ). 6. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Kolben (3) im Zylindergehäuse (5) zwei getrennte Arbeits­ räume geschaffen werden, ein Ansaugraum (17) und ein Verbrennungs­ raum (18).6. Two-stroke engine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that separated by the piston (3) in the cylinder housing (5) has two working spaces are created, a suction chamber (17) and a combustion space (18). 7. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über einen am Zylindergehäuse (5) befindlichen, durch die Unterkante des Kolbens (3) gesteuerten Einlaßkanal (20) Spülluft oder Kraftstoff-Luft- Gemisch in den Ansaugraum (17) angesaugt wird, welches der Kolben (3) nach Verschluß des Einlaßkanals (20) über einen oder mehrere Über­ strömkanäle (21) in den Verbrennungsraum (18) schiebt.7. Two-stroke engine according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that via an on the cylinder housing ( 5 ) located, through the lower edge of the piston ( 3 ) controlled inlet channel ( 20 ) purge air or fuel-air mixture in the intake chamber ( 17 ) is sucked in, which pushes the piston ( 3 ) after closing the inlet channel ( 20 ) via one or more flow channels ( 21 ) into the combustion chamber ( 18 ). 8. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Zylindergehäuse (5) und den Deckeln (13, 14) geschaf­ fene Raum als Ölraum (19) zur Schmierung der Wellenlager (10), den Kur­ venbahnen (8), den Geradführungen (6) und des Kolbens (3) genutzt wird.8. Two-stroke engine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the space between the cylinder housing ( 5 ) and the covers ( 13 , 14 ) created space as an oil space ( 19 ) for lubricating the shaft bearings ( 10 ), the ven ven course ( 8 ), the straight guides ( 6 ) and the piston ( 3 ) is used. 9. Zweitaktmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ohne Gemischschmierung bzw. Ölzugabe zum Kraftstoff betrieben werden kann.9. two-stroke engine according to one or more claims 1 to 8, characterized, that the engine without mixture lubrication or oil addition to the fuel can be operated.
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