DE102007044162A1

DE102007044162A1 - Reciprocating piston engine, particularly motor, has reciprocating piston, which is connected with gear rod, which work together with assigned gear wheel arrangement

Info

Publication number: DE102007044162A1
Application number: DE200710044162
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-15
Filing date: 2007-09-15
Publication date: 2009-03-19

Abstract

The reciprocating piston engine has a reciprocating piston (2), which is connected with a gear rod (4), which work together with an assigned gear wheel arrangement. The gear wheel arrangement is a part of a transmission (6), which transfers a reciprocating motion of the gear rod into a continuous rotating motion of a transmission element. A longitudinal guide is formed as longitudinal hole.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere in Form eines Motors, mit wenigstens einem reziprozierenden Kolben, der mit einer Zahnstange verbunden ist, die mit einer zugeordneten Zahnradanordnung zusammenwirkt.The The invention relates to a reciprocating engine, in particular in shape an engine, with at least one reciprocating piston, the connected to a rack connected to an associated gear arrangement interacts.

Anordnungen dieser Art haben den Vorteil, dass der zur Verfügung stehende Schub vom Anfang bis zum Ende des Arbeitshubs des Kolbens mit optimalem Wirkungsgrad zur Erzeugung eines Drehmoments eingesetzt wird. Mehr oder weniger ungünstige Kurbelwinkel, wie bei herkömmlichen Motoren, bei denen die größte Schubkraft im Bereich des ungünstigsten Kurbelwinkels, nämlich im oberen bzw. unteren Totpunkt auftritt, treten hier in vorteilhafter Weise nicht in Erscheinung. Problematisch ist jedoch die genaue Festlegung des oberen bzw. unteren Totpunkts des Kolbens. Ungenaue Totpunktpositionen können jedoch zu Beschädigungen innerhalb des den Kolben aufnehmenden Zylinders führen.arrangements this type have the advantage that the available Thrust from the beginning to the end of the working stroke of the piston with optimum Efficiency is used to generate a torque. More or less unfavorable crank angle, as with conventional ones Engines where the greatest thrust in the range the worst crank angle, namely in the upper or bottom dead center occurs, do not occur here in an advantageous manner in appearance. However, the problem is the exact determination of the top and bottom dead center of the piston. Inaccurate dead center positions however, may cause damage within the Guide the piston receiving cylinder.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass der Hub des Kolbens und seine Umkehrpunkte eindeutig festgelegt sind.Of these, It is therefore the object of the present invention to provide a Arrangement of the kind mentioned with simple and inexpensive Means to improve so that the stroke of the piston and its reversal points are clearly defined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zahnradanordnung Teil eines Getriebes ist, das die reziprozierende Bewegung der Zahnstange in eine kontinuierliche Drehbewegung wenigstens eines Getriebeelements umsetzt, mit dem ein Kurbelzapfen rotiert, dessen Rotationsdurchmesser kleiner als der gewünschte Kolbenhub ist und der über ein Pleuel mit einem mit der Zahnstange und damit mit dem Kolben reziprozierenden Lagerzapfen verbunden ist, wobei das Pleuel gegenüber dem Kurbelzapfen und/oder Lagerzapfen einen dem Unterschied zwischen dem Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens und dem gewünschten Kolbenhub entsprechenden Verschiebefreiheitsgrad in Längsrichtung aufweist.These The object is achieved according to the invention that the gear assembly is part of a transmission that the reciprocating Movement of the rack in a continuous rotary motion at least a transmission element with which a crank pin rotates, whose rotation diameter is smaller than the desired one Piston stroke is and the via a connecting rod with a with the Rack and thus with the piston reciprocating journal is connected, wherein the connecting rod relative to the crank pin and / or journals a the difference between the rotation diameter the crank pin and the desired piston stroke corresponding Has a degree of freedom of movement in the longitudinal direction.

Diese Maßnahmen stellen sicher, dass kein Kraftschluss zwischen Pleuel und Kurbelzapfen erfolgt. Der gesamte Schub wird vielmehr über die Zahnstange und die hiermit zusammenwirkenden Zahnräder übertragen. Das Pleuel dient in vorteilhafter Weise ausschließlich dazu, den Hub des Kolbens praktisch verlustfrei, das heißt ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrads, zu begrenzen. Dadurch, dass der Rotationsdurchmesser des Kolbens kleiner als der Kolbenhub ist, ist in vorteilhafter Weise auch eine vergleichsweise kompakte Bauweise erreichbar.These Measures ensure that no traction between Connecting rod and crank pin done. The entire thrust is rather over the rack and the hereby interacting gears transmitted. The connecting rod is used exclusively in an advantageous manner In addition, the stroke of the piston virtually lossless, that is without affecting the efficiency, limit. Characterized in that the rotation diameter of the piston is smaller than the Piston is, is also a comparatively advantageous compact design accessible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann zweckmäßig ein Zapfen, vorzugsweise der Kurbelzapfen, in eine pleuelseitige Längsführung eingreifen, deren Länge dem Unterschied zwischen dem Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens und dem gewünschten Kurbelhub entspricht. Hierdurch ist sichergestellt, dass zur Bewerkstelligung des gewünschten Freiheitsgrads des Pleuels dieses lediglich gegenüber einem Zapfen, vorzugsweise dem Kurbelzapfen verschoben wird, so dass am anderen Zapfen, hier am Lagerzapfen, eine einfache Schwenklagerung vorgesehen sein kann.advantageous Embodiments and appropriate training the parent measures are in the subclaims specified. So may suitably a pin, preferably the crank pin, in a connecting rod longitudinal guide intervene whose length is the difference between the diameter of rotation the crank pin and the desired crank stroke corresponds. This ensures that to accomplish the desired Degree of freedom of the connecting rod this only compared to one Pin, preferably the crank pin is moved, so that on other pin, here on the journal, a simple pivot bearing can be provided.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die Zahnradanordnung zwei mit einander gegenüberliegenden Zahnreihen der Zahnstange zusammenwirkende Zahnräder aufweist, die auf gegenläufig wirksamen Freiläufen aufgenommen sind. Diese Maßnahme führt dazu, dass beim Auf- und Abwärtshub des Kolbens jeweils nur ein Zahnrad kraftübertragend ist, wobei sich in Folge der Gegenläufigkeit der Zahnräder und der Richtungsumkehr der Zahnstange gleiche Drehrichtungen der jeweils kraftübertragenden Zahnräder ergeben.A further expedient measure may therein exist that the gear arrangement two with each other Tooth rows of the rack has cooperating gears, which are included in counteractive freewheels. This action causes the up and down Downward stroke of the piston only one gear transmitting force is, being due in consequence of the opposition of the gears and the direction reversal of the rack same directions of rotation of the each yielding force transmitting gears.

Zweckmäßig können die beiden, mit der Zahnstange zusammenwirkenden Zahnräder über jeweils eine Welle mit den beiden äußeren Zahnrädern eines gegenüberliegenden, dreirädrigen Räderzugs zusammenwirken, von dessen mittlerem Zahnrad zweckmäßig der Antrieb des Kupplungszapfens und des Getriebeausgangs abgeleitet sind. Das mittlere Zahnrad des dreirädrigen Räderzugs wird in vorteilhafter Weise permanent in einer Richtung angetrieben, von diesem Zahnrad kann daher in vorteilhafter Weise der Antrieb des Kurbelzapfens abgeleitet werden, der in eine Richtung rotieren soll. Dasselbe gilt für den Getriebeausgang.expedient The two gears interacting with the rack can over each other a shaft with the two outer gears an opposite, three-wheel gear train cooperate, of the middle gear appropriate derived the drive of the coupling pin and the transmission output are. The middle gear of the three-wheel gear train is advantageously driven permanently in one direction, From this gear can therefore advantageously the drive derived from the crankpin, which rotate in one direction should. The same applies to the transmission output.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous embodiments and expedient training the parent actions are in the rest Subclaims given and from the following example description With reference to the drawing closer.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:In the drawings described below show:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zweizylinder-Motors, 1 a side view of a two-cylinder engine according to the invention,

2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß 1, 2 a plan view of the arrangement according to 1 .

3 einen Schnitt entlang der Linie III/III in 1 und 3 a section along the line III / III in 1 and

4a–c die Zahnstange mit zugeordnetem Pleuel eines Kolbens in drei unterschiedlichen Positionen. 4a -C the rack with associated connecting rod of a piston in three different positions tions.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind kurbelwellenlose Motoren mit freifliegenden Kolben.Main application The invention is crankshaft-less engines with free-flying piston.

Bei dem der 1 zugrundeliegenden Motor kann es sich um einen sogenannten Doppelreihenmotor mit zwei parallele Zylinderreihen handeln, deren einander jeweils gegenüberliegende Zylinder paarweise zusammenwirken. Ein derartiges Zylinderpaar ist in 1 dargestellt.In which the 1 The underlying engine can be a so-called double-row engine with two parallel rows of cylinders, which interact with each other in opposite pairs in pairs. Such a cylinder pair is in 1 shown.

Jeder Zylinder 1 enthält einen Kolben 2, der mittels eines taktweise zu- und abführbaren Arbeitsmittels hin- und her, hier auf- und abbewegt wird. Die Kolben 2 der einander gegenüberliegenden Zylinder 1 reziprozieren gegenläufig, so dass der Krafthub eines Kolbens zur Bewerkstelligung des Ausstoßhubs des anderen Kolbens ausgenutzt werden kann. Ein derartiger, als Dampfmaschine ausgebildeter Motor ist in der deutschen Patentanmeldung 10 2006 045 286.0 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird. Die reziprozierenden Kolben 2 sind jeweils mit einer aus dem zugeordneten Zylinder 1 herausgeführten Kolbenstange 3 verbunden. Die Kolbenstangen 3 wirken mit jeweils einer zugeordneten Zahnstange 4 zusammen. Im dargestellten Beispiel sind die Kolbenstangen 3 mit jeweils einer zugeordneten koaxialen Zahnstange 4 fest verbunden. Die Zahnstangen 4 sind zweispurig, d. h. sie besitzen einander gegenüberliegende Zahnreihen 5a, b. Im dargestellten Beispiel sind hierzu die einander zugewandten und voneinander abgewandten Flanken der beiden Zahnstangen 4 mit jeweils einer Zahnreihe versehen.Every cylinder 1 contains a piston 2 , which is reciprocated up and down here by means of a cyclically supplied and discharged working medium, here. The pistons 2 the opposite cylinder 1 Reciprocate in opposite directions, so that the power stroke of a piston can be exploited to accomplish the ejection stroke of the other piston. Such, designed as a steam engine engine is in the German patent application 10 2006 045 286.0 described, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. The reciprocating pistons 2 are each with one from the associated cylinder 1 led out piston rod 3 connected. The piston rods 3 each with an associated rack 4 together. In the example shown, the piston rods 3 each with an associated coaxial rack 4 firmly connected. The racks 4 are two lanes, ie they have opposing rows of teeth 5a , b. In the example shown, the mutually facing and mutually remote flanks of the two racks are for this purpose 4 each provided with a row of teeth.

Die reziprozierende, hier auf- und abgehende Bewegung der Zahnstangen 4 wird mittels eines diesen jeweils zugeordneten Getriebes 6 in eine kontinuierliche Drehbewegung umgewandelt. Die Zylinder 1 tragen einen sie überbrückenden Aufbau 7, auf dem die Kolbenstangen 3 und/oder Zahnstangen 4 geführt und die diesen zugeordneten Getriebe 6 aufgenommen sind.The reciprocating, here up and down movement of the racks 4 is by means of this each associated transmission 6 converted into a continuous rotary motion. The cylinders 1 wear a bridging construction 7 on which the piston rods 3 and / or racks 4 guided and the associated gear 6 are included.

Die Getriebe 6 enthalten jeweils zwei in 1 gezeigte, mit der zugeordneten Zahnstange 4 zusammenwirkende Zahnräder 8a, b. Jedes Zahnrad 8a, b wirkt mit einer Zahnreihe 5a, b zusammen. Die Zahnstange 4 wird dementsprechend durch die Zahnräder 8a, b flankiert. Der Durchmesser der beiden Zahnräder 8a, b ist gleich und ist so bemessen, dass der Umfang des Teilkreises dem gewünschten Kolbenhub entspricht, so dass sich pro Auf- und Abbewegung der Zahnstange 4 jeweils eine volle Umdrehung der Zahnräder 8a, b ergibt. In einer zur Ebene der Zahnräder 8a, b parallel versetzten Ebene ist, wie aus den 2 und 3 entnehmbar ist, ein dreirädriger Räderzug 9 mit drei miteinander kämmenden Zahnrädern 9a, b, c vorgesehen, dessen äußere Zahnräder 9a, b jeweils koaxial zu einem der mit der Zahnstange 4 zusammenwirkenden Zahnräder 8a, b angeordnet und mittels einer Welle 10 hiermit verbunden sind. Der Durchmesser der Zahnräder 9a, b, c des Räderzugs 9 entspricht dem Durchmesser der mit der Zahnstange 4 zusammenwirkenden Zahnräder 8a, b.The gears 6 contain two each in 1 shown, with the associated rack 4 interacting gears 8a , b. Every gear 8a , b works with a row of teeth 5a , b together. The rack 4 is accordingly through the gears 8a flanked. The diameter of the two gears 8a , b is the same and is dimensioned so that the circumference of the pitch circle corresponds to the desired piston stroke, so that per up and down movement of the rack 4 one full revolution of the gears 8a , b yields. In one to the plane of the gears 8a , b is offset parallel plane, as from the 2 and 3 is removable, a three-wheeled gear train 9 with three meshing gears 9a , b, c provided, the outer gears 9a , b each coaxial with one of the rack 4 interacting gears 8a , b arranged and by means of a shaft 10 are associated with it. The diameter of the gears 9a , b, c of the gear train 9 corresponds to the diameter of the rack 4 interacting gears 8a , b.

Die Zahnräder 9a, b, c des Räderzugs 9 sind miteinander im Zahneingriff. Dementsprechend müssen sich im Falle eines Antriebs des Räderzugs 9 die beiden äußeren Zahnräder 9a, b gleichsinnig drehen. Die beiden mit der Zahnstange 4 zusammenwirkenden Zahnräder 8a, b drehen sich, wie miteinander kämmende Zahnräder gegensinnig, wobei sich zwischen Aufwärtsbewegung und Abwärtsbewegung eine Änderung des Drehsinns ergibt. Dementsprechend dreht das eine Zahnrad 8a beispielsweise bei der Aufwärtsbewegung im gleichen Drehsinn wie das gegenüberliegende Zahnrad 8b bei der Abwärtsbewegung der Zahnstange und umgekehrt. Über einem kompletten Arbeitstakt mit Auf- und Abwärtsbewegung werden daher die beiden Zahnräder 9a, b nacheinander gleichsinnig angetrieben, das heißt wenn das eine Zahnrad 9a beim Aufwärtshub beispielsweise im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich das gegenüberliegende Zahnrad 9b bei der Abwärtsbewegung ebenfalls im Uhrzeigersinn.The gears 9a , b, c of the gear train 9 are meshed with each other. Accordingly, in the case of a drive of the gear train 9 the two outer gears 9a , b turn in the same direction. The two with the rack 4 interacting gears 8a , b rotate in opposite directions like meshing gears, with a change in the direction of rotation between upward and downward movement. Accordingly, this turns a gear 8a for example, in the upward movement in the same direction as the opposite gear 8b during the downward movement of the rack and vice versa. Over a complete stroke with up and down movement, therefore, the two gears 9a , B successively driven in the same direction, that is, if the one gear 9a on the upstroke, for example, turns clockwise, the opposite gear rotates 9b in the downward movement also in a clockwise direction.

Dies wird dazu benutzt, um eine Richtungsänderung des Antriebs des Räderzugs 9 zu vermeiden und dementsprechend diesen permanent gleichsinnig anzutreiben. Hierzu sind die mit der Zahnstange 4 zusammenwirkenden Zahnräder 8a, b durch gegenläufig wirksame Freiläufe 11 mit der jeweils zugeordneten Welle 10 gekuppelt, wogegen die äußeren Zahnräder 9a, b des Räderzugs 9 fest auf der jeweils zugeordneten Welle 10 aufgenommen sind. Auch eine umgekehrte Anordnung wäre natürlich denkbar. Infolge dessen ist beim Aufwärtshub bzw. Abwärtshub der Zahnstange 4 jeweils nur eines der Zahnräder 8a, b kraftübertragend wirksam und zwar infolge der Richtungsänderung zwischen Aufwärtshub und Abwärtshub der Zahnstange 4 im gleichen Drehsinn. Von den äußeren Zahnrädern 9a, b wird daher beim Aufwärtshub und Abwärtshub jeweils eines angetrieben und zwar im gleichen Drehsinn, so dass der Räderzug 9 keine Änderung des Drehsinns erfährt. Jedes der Zahnräder 9a, b, c des Räderzugs 9 dreht daher unabhängig von der Hubrichtung des Kolbens 2 und dementsprechend der hiermit verbundenen Zahnstange 4 permanent in der ihm jeweils zugeordneten Drehrichtung.This is used to change the direction of the drive of the gear train 9 to avoid and accordingly to drive this permanently in the same direction. These are the ones with the rack 4 interacting gears 8a , b by opposing effective freewheels 11 with the respective associated shaft 10 coupled, whereas the outer gears 9a , b of gear train 9 firmly on the respective associated shaft 10 are included. A reverse arrangement would of course be conceivable. As a result, during the upstroke or downstroke of the rack 4 in each case only one of the gears 8a , B force transmitting effective due to the change in direction between the upstroke and the downstroke of the rack 4 in the same direction. From the outer gears 9a , b is therefore each driven on the upstroke and downstroke and that in the same direction of rotation, so that the gear train 9 no change in the direction of rotation learns. Each of the gears 9a , b, c of the gear train 9 therefore rotates independently of the stroke direction of the piston 2 and accordingly the rack connected thereto 4 permanently in its associated direction of rotation.

Von einem der miteinander kämmenden Zahnräder 9a, b, c des Räderzugs 9 kann daher der Antrieb des Getriebeausgangs des Getriebes 6 abgeleitet werden, worauf unten noch eingegangen werden wird.From one of the intermeshing gears 9a , b, c of the gear train 9 can therefore drive the transmission output of the transmission 6 which will be discussed below.

Um den Hub der Kolben 2 exakt zu definieren und die Umkehrpositionen, das heißt den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt der Kolbenbewegung exakt festzulegen, ist jedem der Kolben 2 eine Hubbegrenzungseinrichtung zugeordnet. Diese arbeitet kraftübertragungsfrei und ist daher außerhalb des Kraftflusses zwischen Kolben 2 und Ausgang des Getriebes 6 angeordnet. Die kraftübertragungsfreie Hubbegrenzung erfolgt mittels eines außerhalb des Kraftflusses zwischen Kolben 2 und Getriebeausgang angeordneten Pleuels 12, das um einen mit dem Kolben 2 bzw. der Zahnstange 4 gleichförmig auf- und abbewegbaren Lagerzapfen 13 schwenkbar aufgenommen ist und mit einem gleichförmig mit einem Zahnrad 9a, b, c des Räderzugs 9 rotierenden Kurbelzapfen 14 zusammenwirkt.To the stroke of the pistons 2 To precisely define and exactly set the reverse positions, that is, the top dead center and the bottom dead center of the piston movement, is each of the pistons 2 associated with a Hubbegrenzungseinrichtung. This works without force transmission and is therefore outside the power flow between pistons 2 and output of the gearbox 6 arranged. The power transmission-free stroke limitation takes place by means of an outside of the power flow between pistons 2 and transmission output arranged connecting rod 12 , one with the piston 2 or the rack 4 uniformly movable up and down bearing journals 13 is pivotally received and with a uniform with a gear 9a , b, c of the gear train 9 rotating crankpin 14 interacts.

Im dargestellten Beispiel ist der Kurbelzapfen 14 an einer einen Kurbelarm bildenden, auf der dem Räderzug 9 gegenüberliegenden Seite der Zahnstange 4 vor dieser angeordneten Tragscheibe 15 aufgenommen, die über eine Welle 16 mit dem Mittelrad 9c des zugeordneten Räderzugs 9 verbunden ist, wie aus den 2 und 3 anschaulich hervorgeht. Die Tragscheibe 15 ist gegenüber den sie flankierenden, mit der Zahnstange 4 zusammenwirkenden Zahnrädern 8a, b soweit axial versetzt, dass sich keine Kollision ergibt. Da die Tragscheibe 15 vor der Zahnstange 4 angeordnet ist, muss die die Tragscheibe 15 mit dem Mittelrad 9c des Räderzugs 9 verbindende, in der Höhe stationäre Welle 16 die Zahnstange 4 durchgreifen. Diese ist hierzu mit einer der Welle 16 zugeordneten Schlitzausnehmung 17 versehen. Die Länge der Schlitzausnehmung 17 entspricht zumindest dem gewünschten Hub des Kolbens 3 zuzüglich dem Durchmesser der Welle 16 und ist zweckmäßig etwas größer als die Summe aus Hub und Wellendurchmesser, um Kollisionen zuverlässig zu vermeiden.In the example shown, the crank pin 14 on a crank arm forming on the gear train 9 opposite side of the rack 4 in front of this arranged carrier disk 15 taken over a wave 16 with the middle wheel 9c the associated gear train 9 connected, as from the 2 and 3 clearly shows. The support disk 15 is flanking them with the rack 4 interacting gears 8a , b so far axially offset that there is no collision. Because the support disk 15 in front of the rack 4 is arranged, which must be the support disk 15 with the middle wheel 9c of the gear train 9 connecting, stationary in height wave 16 the rack 4 succeed. This is for this purpose with one of the shaft 16 associated slot recess 17 Mistake. The length of the slot recess 17 corresponds at least to the desired stroke of the piston 3 plus the diameter of the shaft 16 and is expediently slightly larger than the sum of stroke and shaft diameter to reliably avoid collisions.

Der Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens 14, das heißt der als Kurbelarm fungierende Abstand zwischen der Achse der Welle 16 und der Achse des Kurbelzapfens 14 ist kleiner als der gewünschte Hub des Kolbens 2 und dementsprechend der hiermit verbundenen Zahnstange 4. Das auf dem an der Zahnstange 4 befestigten Lagerzapfen 13 gelagerte Pleuel 12 ist mit einem dem Kurbelzapfen 14 zugeordneten Langloch 18 versehen, dessen Länge den Unterschied zwischen dem gewünschten Hub des Kolbens 2 und damit der Zahnstange 4 und dem Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens 14 ausgleicht. Das Langloch 18 bildet eine dem Kurbelzapfen 14 zugeordnete Längsführung, welche zu einem dem Unterschied zwischen Kolbenhub und Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens emtsprechenden Freiheitsgrad des Pleuels 12 gegenüber dem Kurbelzapfen 14 in Pleuellängsrichtung führt. Die Länge des Langlochs 14 entspricht dem genannten Unterschied zuzüglich Durchmesser des Kurbelzapfens 14.The rotation diameter of the crankpin 14 that is the distance between the axis of the shaft acting as a crank arm 16 and the axis of the crankpin 14 is smaller than the desired stroke of the piston 2 and accordingly the rack connected thereto 4 , That on the at the rack 4 attached bearing journals 13 mounted connecting rods 12 is with a crankpin 14 assigned slot 18 whose length is the difference between the desired stroke of the piston 2 and therefore the rack 4 and the rotation diameter of the crankpin 14 balances. The slot 18 forms a crank pin 14 associated longitudinal guide, which emtsprechenden to a difference between the piston stroke and rotation diameter of the crank pin degree of freedom of the connecting rod 12 opposite the crankpin 14 leads in Pleuellängsrichtung. The length of the slot 14 corresponds to the difference mentioned plus the diameter of the crank pin 14 ,

Im dargestellten Beispiel ist das Pleuel 12 auf dem Lagerzapfen 13 gelagert und besitzt Verschiebefreiheitsgrad gegenüber dem Kurbelzapfen 14. Es wäre aber auch umgekehrt denkbar, dass das Pleuel 12 Verschiebefreiheitsgrad gegenüber dem Lagerzapfen 13 besitzt. Ebenso wäre es denkbar, dass das Pleuel 12 Verschiebefreiheitsgrad gegenüber beiden Zapfen, das heißt gegenüber dem Lagerzapfen 13 und dem Kurbelzapfen 14 besitzt. Wichtig ist lediglich dass in jedem Fall der Verschiebefreiheitsgrad exakt dem Unterschied zwischen dem gewünschten Hub des Kolbens 2 und damit der Zahnstange 4 und dem Rotationsdurchmesser des Kurbelzapfens 14 entspricht. Dieser Freiheitsgrad führt dazu, dass der Lagerzapfen 13 und der Kurbelzapfen 14 durch das Pleuel 12 kraftübertragungsfrei verbunden sind und dass dennoch der obere Totpunkt und der untere Totpunkt der auf- und abgehenden Bewegung des Kolbens 2 exakt definiert sind.In the example shown, the connecting rod 12 on the journal 13 stored and has freedom of displacement over the crank pin 14 , It would also be conceivable, conversely, that the connecting rod 12 Sliding degree of freedom with respect to the bearing journal 13 has. Likewise, it would be conceivable that the connecting rod 12 Sliding degree of freedom with respect to both pins, that is, with respect to the journal 13 and the crankpin 14 has. The only important thing is that in each case the degree of freedom of movement exactly the difference between the desired stroke of the piston 2 and therefore the rack 4 and the rotation diameter of the crankpin 14 equivalent. This degree of freedom causes the journal 13 and the crankpin 14 through the connecting rod 12 are connected without transmission of force and that still the top dead center and the bottom dead center of the reciprocating movement of the piston 2 are exactly defined.

Die Funktionsweise, d. h. die gewünschte Hubbegrenzung wird nachstehend anhand der 4a–4c erläutert.The operation, ie the desired stroke limitation is described below with reference to 4a - 4c explained.

Im unteren Totpunkt befinden sich, wie in 4a angedeutet ist, das Pleuel 12 und der dem Kurbelzapfen 14 zugeordnete Kurbelarm in einer gestreckten, koplanaren Position, wobei der Kurbelzapfen 14 am oberen Ende des zugeordneten Langlochs 18 des Pleuels 12 anliegt, das heißt am oberen Ende der durch das Langloch 18 gebildeten Längsführung sich befindet, so dass keine weitere Abwärtsbewegung der Zahnstange 4 und damit des über die Kolbenstange 3 hiermit verbundenen Kolbens 2 möglich ist. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung entfernt sich der Kurbelzapfen 14, wie aus 4b ersichtlich ist, vom oberen Ende der durch das Langloch 18 gebildeten Längsführung und führt gegenüber dem Pleuel 12 eine Gleitbewegung aus. Die Verbindung zwischen Kurbelzapfen 14 und Pleuel 12 bleibt dementsprechend während des gesamten Aufwärtshubs des Kolbens 2 und damit der über die Kolbenstange 3 hiermit verbundenen Zahnstange 4 kraftübertragungsfrei. Im der 4c zugrundeliegenden oberen Totpunkt, das heißt nach einer Rotationsbewegung des Kurbelzapfens 14 von 180° befinden sich der Lagerzapfen 13, der Kurbelzapfen 14 und dessen Rotationszentrum, das heißt die Achse der Welle 16 wiederum wie bei 4a in einer koplanaren Stellung, wobei hier jedoch der Kurbelzapfen 14 am gegenüberliegenden, unteren Ende des Langlochs 18 des Pleuels 12 anliegt, das hießt am unteren Ende der durch das Langloch 18 gebildeten Längsführung sich befindet, so dass keine weitere Aufwärtsbewegung der Zahnstange 4 und damit des über die Kolbenstange 3 hiermit verbundenen Kolbens 2 möglich ist. Das den Lagerzapfen 13 und den Kurbelzapfen 14 verbindende, den oben erwähnten Verschiebefreiheitsgrad aufweisende Pleuel 12 ergibt in den um 180° gegeneinander versetzten Positionen mit koplanarer Anordnung von Kurbelarm und Pleuel eine exakte Festlegung des unteren Totpunkts und des oberen Totpunkts des Kolbens 2 und bleibt dazwischen kraftübertragungsfrei.At bottom dead center are located as in 4a is indicated, the connecting rod 12 and the crankpin 14 associated crank arm in an extended, coplanar position, wherein the crank pin 14 at the upper end of the associated slot 18 of the connecting rod 12 abuts, that is at the top of the through the slot 18 formed longitudinal guide is located, so that no further downward movement of the rack 4 and so on the piston rod 3 hereby connected piston 2 is possible. During the subsequent upward movement, the crank pin moves away 14 , like out 4b it can be seen from the top end of the slot 18 formed longitudinal guide and leads opposite the connecting rod 12 a sliding movement. The connection between crankpins 14 and connecting rods 12 accordingly, remains throughout the upstroke of the piston 2 and thus the over the piston rod 3 associated rack 4 free from force transmission. In the 4c underlying top dead center, that is, after a rotational movement of the crank pin 14 of 180 ° are the journals 13 , the crank pin 14 and its center of rotation, that is, the axis of the shaft 16 again as with 4a in a coplanar position, but here the crankpin 14 at the opposite, lower end of the slot 18 of the connecting rod 12 is present, that is at the bottom of the long hole 18 formed longitudinal guide is located, so that no further upward movement of the rack 4 and so on the piston rod 3 hereby connected piston 2 is possible. That the journal 13 and the crankpin 14 connecting, the above mentioned Displacement-free connecting rod 12 results in the offset by 180 ° positions with coplanar arrangement of the crank arm and connecting rod an exact determination of the bottom dead center and the top dead center of the piston 2 and remains in between power transmission free.

Bei den Kolben 2 kann es sich um doppelt wirkende Kolben handeln, die in der Aufwärtsrichtung und in der Abwärtsrichtung mit Arbeitsmittel beaufschlagt werden und daher keine Rückkehrhilfe benötigen. Im dargestellten Beispiel sind einfach wirkende Kolben 2 vorgesehen, die nur in Aufwärtsrichtung mit einem Arbeitsmittel beaufschlagt werden. Um dennoch eine zuverlässige Rückkehrbewegung der Kolben 2 in ihre Ausgangslage zu gewährleisten wirken jeweils zwei gegenläufige Kolben 2, das heißt zwei Kolben 2, deren Arbeitstakt um 180° gegeneinander versetzt ist, zusammen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich dabei, wie oben schon erwähnt, um die Kolben 2 der paarweise einander gegenüberliegenden Zylinder 1. Zur Kopplung der miteinander zusammenwirkenden Kolben 2 ist hier eine auf den Aufbau 7 aufgesetzte Wippe 21 vorgesehen, die gleich lange Hebelarme aufweist und deren Schwenklager sich in der Mittel zwischen den Achsen der beiden einander zugeordneten Zylinder 1 befindet. Zur Aufnahme des Schwenklagers 22 der Wippe 21 ist auf den Aufbau 7 ein entsprechender Lagerbock 23 aufgesetzt. An den Enden der Arme der Wippe 21 sind Lagerrollen 24 vorgesehen, mit denen die Wippe 21 an den oberen Enden der jeweils zugeordneten Zahnstangen 4 anliegt. Mit Hilfe der Wippe 21 wird die Aufwärtsbewegung einer Zahnstange 4 in eine zuverlässige Abwärtsbewegung der gegenüberliegenden Zahnstange 4 umgesetzt.At the pistons 2 they can be double-acting pistons that are loaded with working fluid in the upward direction and in the downward direction and therefore do not require any return assistance. In the example shown are single-acting piston 2 provided, which are acted upon only in the upward direction with a working fluid. Nevertheless, a reliable return movement of the piston 2 To ensure their starting position each have two opposing pistons 2 that means two pistons 2 whose working stroke is offset by 180 ° from each other, together. In the example shown, these are, as already mentioned above, the pistons 2 the pairs opposite cylinders 1 , For coupling the interacting pistons 2 Here is one on the construction 7 attached rocker 21 provided, the same length lever arms and their pivot bearing located in the middle between the axes of the two associated cylinders 1 located. For receiving the pivot bearing 22 the seesaw 21 is on the construction 7 a corresponding bearing block 23 placed. At the ends of the arms of the seesaw 21 are bearing rollers 24 provided with which the rocker 21 at the upper ends of the respective associated racks 4 is applied. With the help of the seesaw 21 becomes the upward movement of a rack 4 in a reliable downward movement of the opposite rack 4 implemented.

Anstelle einer Wippe hier vorliegender Art könnten natürlich auch andere Umsetzeinrichtungen vorgesehen sein. Auch eine einander gegenüberliegende Anordnung und direkte Verbindung der Kolben 2 der einander zugeordneten Zylinder 1, das heißt eine sogenannte Boxeranordnung, wäre denkbar.Instead of a rocker here present type, of course, other conversion devices could be provided. Also, an opposing arrangement and direct connection of the piston 2 the associated cylinder 1 , that is a so-called boxer arrangement, would be conceivable.

Das vom erfindungsgemäßen Motor erzeugte Drehmoment wird mittels einer Abtriebswelle 25 abgegeben. Dabei kann es sich um eine über die Motorlänge durchgehende Welle handeln, mit der die Ausgänge der Getriebe 6 sämtlicher Zylinder drehschlüssig verbunden sind. Im dargestellten Beispiel ist die Abtriebswelle 25, wie aus 1 ersichtlich ist, ebenfalls auf dem Lagerbock 23 aufgenommen. Die Abtriebswelle 25 ist, wie aus 2 weiter erkennbar ist, pro zugeordnetem Zylinderpaar mit einem Doppelrad 26 versehen, dessen Zahnkränze mittels eines jeweils zugeordneten Antriebszugs, hier im Form einer Kette 27, mit den Ausgangsrädern 28 der den paarweise zusammenwirkenden Zylindern 1 zugeordneten Getriebe 6 antriebsmäßig verbunden sind. Im dargestellten Beispiel sind die Ausgangsräder 28 als Kettenräder ausgebildet, die jeweils mit einem Rad des zugehörigen, dreirädrigen Räderzugs 9 antriebsmäßig verbunden sind. Im dargestellten Beispiel sind die Ausgangsräder 28 jeweils mit dem Mittelrad 9c des Räderzugs 9 verbunden. Die Ketten 27 umschlingen die jeweils voneinander abgewandten Umfangshälften der Zahnkränze des Doppelrads 26, so dass sich ein gleicher Drehsinn ergibt, der auch am Ausgang der beiden Getriebe 6 vorliegt.The torque generated by the engine according to the invention is by means of an output shaft 25 issued. This may be a continuous shaft over the length of the motor, with which the outputs of the transmission 6 all cylinders are rotationally connected. In the example shown, the output shaft 25 , like out 1 can be seen, also on the bearing block 23 added. The output shaft 25 is how out 2 is further recognizable, per associated cylinder pair with a double wheel 26 provided, the sprockets by means of a respective associated drive train, here in the form of a chain 27 , with the output wheels 28 the paired cylinders 1 assigned gear 6 are drivingly connected. In the example shown, the output wheels 28 designed as sprockets, each with a wheel of the associated, three-wheel Räderzugs 9 are drivingly connected. In the example shown, the output wheels 28 each with the center wheel 9c of the gear train 9 connected. The chains 27 embrace the respective mutually remote peripheral halves of the sprockets of the double wheel 26 , so that there is a same sense of rotation, which is also at the output of the two gears 6 is present.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102006045286 [0017]

Claims

Reciprocating engine, in particular engine, with at least one reciprocating piston ( 2 ), which is equipped with a rack ( 4 ), which cooperates with an associated gear arrangement, characterized in that the gear arrangement is part of a transmission ( 6 ), which is the reciprocating movement of the rack ( 4 ) translates into a continuous rotational movement of at least one transmission element with which a crank pin ( 14 ) whose rotation diameter is smaller than the desired stroke of the piston ( 2 ) and that via a connecting rod ( 12 ) with one with the rack ( 4 ) reciprocating journal ( 13 ), the connecting rod ( 12 ) relative to the crankpin ( 14 ) and / or journal ( 13 ) a difference between the rotational diameter of the crank pin ( 14 ) and the desired stroke of the piston ( 2 ) corresponding displacement degree of freedom in Pleuellängsrichtung has.

Reciprocating piston engine according to claim 1, characterized in that a pin preferably the crank pin ( 14 ), in a longitudinal guide of the connecting rod ( 12 ) whose length is the difference between the rotational diameter of the crank pin ( 14 ) and the desired stroke of the piston ( 2 ) plus crankpin diameter corresponds.

Reciprocating piston engine according to claim 2, characterized in that the longitudinal guide as a slot ( 18 ) is trained.

Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the toothed rack ( 4 ) associated gear arrangement ( 2 ) with opposing rows of teeth ( 5a . 5b ) of the rack ( 4 ) cooperating gears ( 8a , b) which have countervailing freewheels ( 11 ) on a respectively assigned shaft ( 10 ) are included.

Reciprocating piston engine according to claim 4, characterized in that the with the rack ( 4 ) cooperating gears ( 8a , b) over their waves ( 10 ) with the two outer gears ( 9a , b) a three-wheeled gear train ( 9 ), from which the drive of the crank pin ( 14 ) and the transmission output are derived.

Reciprocating piston engine according to claim 5, characterized in that the crank pin ( 14 ) receiving institution ( 15 ) coaxial with the middle wheel ( 19 ) of the gear train ( 9 ) and by a wave ( 16 ) is connected to it.

Reciprocating piston engine according to claim 6, characterized in that the crank pin ( 14 ) containing organ ( 15 ) and the gear train ( 9 ) with respect to the rack ( 4 ) are arranged opposite one another and that the shaft ( 16 ) an associated slot ( 17 ) of the rack ( 4 ).

Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that the output of the transmission ( 6 ) forming organ ( 28 ) on the shaft ( 16 ) is recorded.

Reciprocating piston engine according to claim 8, characterized in that the member forming the transmission output ( 28 ) the middle wheel ( 9c ) of the gear train ( 9 ) is adjacent.

Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing journal ( 13 ) on the rack ( 4 ) is attached.

Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the crank pin ( 14 ) containing organ ( 15 ) flanking it, with the rack ( 4 ) interacting gears ( 8a , b) is offset in the axial direction.

Reciprocating piston engine according to at least one of the preceding claims 1, characterized in that at least two counter-rotating, mechanically mutually coupled pistons ( 2 ) are provided.

Reciprocating piston engine according to claim 12, characterized in that the pistons ( 2 ) by means of a rocker ( 21 ) are mechanically coupled together.

Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims 12, 13, characterized in that all cylinders ( 1 ) an output shaft ( 25 ) is provided on the per cylinder pair with opposing piston ( 2 ) a double wheel ( 26 ) is received, the sprockets via a respective drive train with the outputs of the associated transmission ( 6 ) are connected.