DE1084271B

DE1084271B - Piston engine generating rotating movements

Info

Publication number: DE1084271B
Application number: DEW25637A
Authority: DE
Inventors: Karl Weidner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-16
Filing date: 1959-05-16
Publication date: 1960-06-30
Also published as: GB947054A

Description

Drehende Bewegungen erzeugende Kolhenkräftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine drehende Bewegungen erzeugende Kolbenkraftmaschine, z. B. für explosible Gas-Luftgemische, Dampf oder Wasser, bei der die Bewegung des Kolbens über eine in seiner Bewegungsrichtung bewegbare Triebstange auf ein Triebwerk übertragbar ist, das eine nur in Arbeitsrichtung des Kolbens kuppelndeFreilaufkupplung aufweist, die während des Arbeitshubes die Kraft des Kolbens auf eine in einer Drehrichtung laufende Arbeitswelle überträgt, wobei .eine den Takt des Kolbens aufrechterhaltende Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist.Rotary motions generating Kolhenkraftmaschine The invention relates on a rotating movements generating piston engine, z. B. for explosible Gas-air mixtures, steam or water, in which the movement of the piston over a The driving rod movable in its direction of movement can be transferred to an engine which has a freewheel clutch that only couples in the working direction of the piston, which during the working stroke the force of the piston in one direction of rotation running output shaft transmits, with .eine maintaining the stroke of the piston Compensation device is provided.

Die Ausgleichsvorrichtung eines solchen bekannten Motors hat eine Kurbel mit Pleuelstange, die mit einer als Triebstange dienenden Zahnstange eines ersten Kolbens ,gelenkig verbunden ist. Die Zahnstange wirkt mit ihrer an einer Seitenfläche vorgesehenen Zahnung auf eine Abtriebswelle, während eine Zahnung einer anderen Seitenfläche über Zwischenritzel mit,der nächstfolgenden Zaihnstange des weiteren Kolbens verbunden ist und diesen taktmäßig bewegt. Für den dritten und vierten Kolben haben die zweite und dritte Zahnstange je .drei mit Zähnen versehene Seitenflächen: Auf Grund dieser Ausbildung sind die Zahnstangen relativ schwer. Außerdem wird der Kolben nach beiden Kurbelausschlagseiten hin seitlich beansprucht, so daß der Kolben bzw. sein Zylinder durch Abnutzung oval werden. Für schnell laufende Motoren ist diese Vorrichtung nicht geeignet, da die Beanspruchung verschiedener Motorteile durch die Kurbel und durch das Gewicht ,der Zahnstangen sehr hoch ist. Weiterhin hat der bekannte Mehrzylinder noch den Nachteil, @daß die Zahnstangen zwei bzw. drei Paßseiten ,besitzen müssen. Ein solcher Motor erfordert eine hohe Montagegenauigkeit -und ist schon bei geringer Abnutzung der Zahnstangen nicht mehr verwendungsfähig, da in solchen Fällen das ordnungsgemäße Zusammenwirken derselben mit den Zahnrädern in Frage gestellt ist. Außerdem ist das taktmäßige Arbeiten der Kolben bei Mehrzylindermotoren nicht gesichert, da das notwendige Spiel der Verzahnungen zwischen dem ersten, mit der Ausgleichsvorrichtung verbundenen Kolben und dem letzten Kolben ein Nachhinken des letzteren bedingt. Dieses ist besonders bei Leerlauf störend.The balancing device of such a known engine has one Crank with connecting rod, the one with a rack serving as a drive rod first piston, is articulated. The rack acts with her on one Side surface provided toothing on an output shaft, while a toothing one other side surface via intermediate pinion with, the next following rack of the further piston is connected and moves this cyclically. For the third and fourth piston, the second and third toothed rack each .three provided with teeth Side surfaces: Due to this design, the racks are relatively heavy. In addition, the piston is subjected to lateral loads on both sides of the crank stroke, so that the piston or its cylinder become oval through wear. For fast running This device is not suitable for motors, as the stresses vary Engine parts by the crank and by the weight of the racks is very high. Furthermore, the known multi-cylinder has the disadvantage that the racks two or three passport pages. Such a motor requires a high Assembly accuracy - and is no longer even if the racks are only slightly worn usable, since in such cases the proper interaction of the same with the gears in question. In addition, working in rhythm is the Pistons not secured in multi-cylinder engines because of the necessary play of the gears between the first piston connected to the balancing device and the last Piston causes the latter to lag behind. This is particularly annoying when idling.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß als Ausgleichsvorrichtung auf einer Welle des Triebwerkes eine erste Kurbel vorgesehen ist, die über einen angelenkten Lenker mit einer zweiten Kurbel einer Schwungscheibe gelenkig verbunden ist, und daß die zweite Kurbel einen solchen kleineren Hub als die erste hat, daß bei jeder Drehung der Schwungscheibe der Kolben eine gewünschte Auf- .und Abbewegung ausführt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin. daß der Kolben nicht seitlich beansprucht wird, so. daß ein Ovallaufen desselben bzw. seines, Zylinders ausgeschlossen ist. Die Zahnstangen wenden nicht seitlich beansprucht. Sie- haben an nur einer Seitenfläche Zahnungen, .sind also leicht. Zwischenritzel fallen fort.The invention avoids these disadvantages in that as a compensating device a first crank is provided on a shaft of the engine, which via a hinged handlebars articulated to a second crank of a flywheel is, and that the second crank has such a smaller stroke than the first that with each rotation of the flywheel the pistons make a desired up and down movement executes. The advantage of the arrangement according to the invention is that. that the piston is not laterally stressed, so. that an oval run of the same or its, cylinder is excluded. The racks do not turn laterally. They have Serrations on only one side surface are therefore light. Intermediate pinions are omitted.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann deshalb für schnell laufende Motoren Verwendung finden. Die Zahnstangen können in einfacher und vollkommener Weise geführt werden und lassen sich auch leicht einstellen, da nur eine Richtung zu berücksichtigen ist, wodurch der Montagezeitaufwand herabgedrückt wird und auch eine Nachstellung bei Abnutzung in einfacher Weise zulässig ist. Dadurch, daß bei Mehrzylindermotoren -von der Welle des Triebwerkes zu jeder Triebstange jedes Kolbens jeweils nur eine Zahnverbindung vorgesehen, sein kann, ist das taktmäßige Arbeiten der Kolben gesichert.The device according to the invention can therefore be used for fast running Motors are used. The racks can be more simple and perfect Wise and can also be easily adjusted, since only one direction must be taken into account, whereby the assembly time is reduced and also readjustment in the event of wear is permitted in a simple manner. Because at Multi-cylinder engines - from the shaft of the engine to each rod of each piston only one tooth connection can be provided at a time, is the clockwise work the piston secured.

'Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu ersehen. Es zeigt Fig.1 einen Schnitt durch einen Zwei-Zylinder-Zweitaktmotor gemäß der Erfindung nach I-I der Fig. 2, ' Fig. 2 einen Schnitt II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt III-III der Fig.1. Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Getriebeteiles des Motors nach Fig. 1, Fig.5 eine schematische Darstellung eines Boxermotors, Fig. 6 einen anders ausgeführten Boxermotor, Fi:g. 7 und 8 Einzelheiten zu denn Getriebe der Motoren nach den vorhergehenden Darstellungen und Fig. 9 eine Übertragungseinheit mit Hebel. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Motor besitzt einen Zylinder 1 mit Kolben 2, der an einer Kolbenstange3 starr befestigt ist. Die Kolbenstange 3 ist durch eine Bohrung eines Zylinderbodens 1' dichtend geführt und mit einer Zahnstange 4 verbunden. Parallel zu dieser Einheit ist__spiegelbildlich die gleiche Anordnung ,getroffen. Die beiden Zahnstangen 4 haben nach dem Motor-Inneren gerichtete Zahnungen, die spiegelbildlich auf ein Zahnrad 5 wirken, das über eine Welle 6, Kurbel 7 und Kurbelzapfen 8, Schubstange 9 auf eine weitere Kurbel 12 einer Schwungscheibe 10 wirkt.'Further details of the invention are from the in the drawing shown embodiments can be seen. It shows Fig.1 a section through a two-cylinder two-stroke engine according to the invention according to I-I of Fig. 2, 'Fig. 2 shows a section II-II of FIG. 1, FIG. 3 shows a section III-III of FIG. Fig. 4 a schematic representation of a transmission part of the engine according to Fig. 1, Fig.5 a schematic representation of a boxer engine, FIG. 6 a differently designed Boxer engine, Fi: g. 7 and 8 details of the gearboxes of the motors according to the preceding ones Representations and FIG. 9 shows a transmission unit with a lever. Of the 1 to 3 shown engine has a cylinder 1 with piston 2, the is rigidly attached to a piston rod3. The piston rod 3 is through a bore of a cylinder base 1 'guided in a sealing manner and connected to a toothed rack 4. Parallel The same arrangement is made for this unit. The two Toothed racks 4 have teeth directed towards the inside of the motor, which are mirror images act on a gear 5, which via a shaft 6, crank 7 and crank pin 8, push rod 9 acts on a further crank 12 of a flywheel 10.

Der Hub der Kurbel 7 ist geringer als ein Hub 11 der Kurbel 12 der Schwungscheibe 10. Hierdurch wird erreicht, daß beim Drehen der Schwungscheibe 10 das Zahnrad 5 lediglich eine Teilkreisbewegung von etwa 120° im und entgegen dem Uhrzeigersinn ausführt. Dabei werden über die Zahnstangen 4 die Kolben 2 im Takte auf- und abbewegt. Die Masse der Schwungscheibe ist relativ ;gering, so daß die Beschleunigung .des Kolbens im Explosionshub kaum gehemmt ist. Die Schwungscheibe hat lediglich den Zweck, Fehlzündungen zu überbrücken und dient zum Startendes Motors, wie auch zur Aufrechterhaltung des Taktes, z. B. bei Einzylndermotoren. Die Schwungscheibe kann eine bekannte Dynastarteinrichtung bzw. eine Einspritzpumpe antreiben. Sie kann auch eine Ventilsteuerung antreiben.The stroke of the crank 7 is less than a stroke 11 of the crank 12 of the Flywheel 10. This ensures that when the flywheel 10 the gear 5 only has a pitch circle movement of about 120 ° in and against it Clockwise. In this case, the pistons 2 are cycled via the racks 4 moved up and down. The mass of the flywheel is relatively small, so that the Acceleration of the piston in the explosion stroke is hardly inhibited. The flywheel has the sole purpose of bridging misfires and is used to start the engine, as well as to maintain the clock, z. B. with single cylinder engines. The flywheel can drive a known Dynastart device or an injection pump. she can also drive a valve control.

Im Zylinder 2 ist ein Ansaugkanal 13 für den unterhalb des Kolbenbodens befindlichen, vom Zylinderboden 1' abgeschlossenen Vorkompressionsraum 14 vorgesehen, der über Überströmkanäle 15 mit,dem Kompressionsraum 16 verbunden ist. 17 ist der Auspuffschlitz des Zylinders. Form, Lage und Richtung der Öffnungen dieser Kanäle usw. sind in bekannter Weise ausgeführt.In the cylinder 2 there is an intake duct 13 for the underneath the piston head located, from the cylinder base 1 'closed precompression chamber 14 is provided, which is connected to the compression chamber 16 via overflow channels 15. 17 is the Exhaust port of the cylinder. Shape, position and direction of the openings in these channels etc. are carried out in a known manner.

Wie auch in Fig.3 dargestellt, wirken die Zahnstangen 4 auf das Zahnrad 5, dessen Welle 6 mit einem Ritze118 fest verbunden ist. Das Ritzel18 überträgt ,die Hin- und Herbewegung auf Stirnzahnräder 19 und 20, die mit bekannten Freilaufkupplungen 21 und 22 verbunden sind, von denen die eine eine Bewegung im Uhrzei.gersinn, die andere eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn auf miteinander kämmende Zahnräder 23 und 24 überträgt, während entgegengesetzte Bewegungen der Stirnzahnräder 19, 20 von. Freilaufkupplungen 21, 22 durch Freilaufwirkung nicht übertragen werden. Entweder an der Welle 25 oder an der Welle 26 kann dann die Drehung, z. B. an die Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges abgegeben werden.As also shown in Figure 3, the racks 4 act on the gear 5, the shaft 6 of which is firmly connected to a scratch 118. The Ritzel18 transmits , the reciprocating motion on spur gears 19 and 20 that use known overrunning clutches 21 and 22 are connected, one of which has a clockwise movement, the others move counterclockwise on meshing gears 23 and 24 transmits, while opposite movements of the spur gears 19, 20 of. Overrunning clutches 21, 22 are not transmitted by the overrunning effect. Either on the shaft 25 or on the shaft 26, the rotation, for. B. to the Drive shaft of a motor vehicle are delivered.

Diese Einzelheiten,des Getriebes sind auch aus der schematischen Darstellung der Fig.4 zu entnehmen. In Fig.5 ist ein Boxermotor gezeigt, dessen Kolben 2 über Schubstangen 27, 28 auf eine einzige Zahnstange 29 wirken. Die Zahnstange greift in Zahnräder 30, 31 mit deren Freilaufkupplungen 32, 33 ein, so daß die gleiche Wirkung wie vorstehend erzielt wird. Auch dieser Motor besitzt, wie vorstehend beschrieben, auf der Welle 6 des Zahnrades 31 eine Kurbel 7, die über die Schubstange 9 mit der Kurbel 12 .der Schwungscheibe 10 verbunden ist; die Wirkungsweise ist die gleiche wie vorstehend.These details of the transmission can also be found in the schematic representation of FIG. In FIG. 5, a boxer engine is shown, the pistons 2 of which act on a single toothed rack 29 via push rods 27, 28. The rack engages in gears 30, 31 with their overrunning clutches 32, 33, so that the same effect as above is achieved. As described above, this motor also has a crank 7 on the shaft 6 of the gear wheel 31 which is connected to the crank 12 of the flywheel 10 via the push rod 9; the operation is the same as above.

In Fig.6 ist ein Boxerinotor dargestellt, von dem nur ein einziger Zylinder 39 mit Kolben 40 gezeigt ist, -der über die Kolbenstange 41 die Zahnstange 42 antreibt. Neben .dem Zylinder 39 ist ein weiterer nicht gezeigter Zylinder angeordnet, dessen Kolben auf die Zahnstange43 wirkt. An der Gegenseite sind zwei gleichartig. gestaltete Zylinder spiegelbildlich angeordnet. Beide Zahnstangen 42, 43 kämmen mit Zahnrädern eines Getriebes, das wie jenes nach Fig.1 wirkt. Der Kolben 40 kann von beiden Seiten im Takt beaufschlagt werden und z. B, für Dampf- oder Wasserbetrieb Verwendung finden.In Figure 6, a boxer engine is shown, of which only a single Cylinder 39 is shown with piston 40, the rack via the piston rod 41 42 drives. In addition to the cylinder 39, another cylinder, not shown, is arranged. whose piston acts on the rack 43. On the opposite side, two are alike. designed cylinders arranged in mirror image. Both racks 42, 43 mesh with gears of a transmission, which acts like that according to Fig.1. The piston 40 can are acted upon in time from both sides and z. B, for steam or water operation Find use.

Zur Steuerung des Motors ist dabei ein Steuergestänge 44 andeutungsweise dargestellt, um zu zeigen, daß in Abhängigkeit von der Bewegung der Zahnstange 43 Ventile oder Schieber des Motorteiles 39, 40 bzw. des anderen Motorteiles gesteuert werden können.To control the motor, a control linkage 44 is indicated shown to show that depending on the movement of the rack 43 Valves or slides of the motor part 39, 40 or the other motor part are controlled can be.

In den Fig. 7 und 8 sind Einzelheiten von Getriebeanordnungen für die Motoren nach den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Getriebe entsprechen etwa den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 4 bzw. 5, 6. Dabei hat aber das Getriebe nach Fig.8 linksseitig eine Kettenübertragung35, rechtsseitig die oben geschilderte Zahnradübertragung 37, 38. Auf der Welle 34 sind die Fre_ilaufkupplungen 22, 21 vorgesehen, während die Welle 36, auf der,das Übertragungselement für das Zahnrad 35 bzw. das Zahnrad 38 befestigt sind, als Abtrieb dient. Die Unterschiede der Ausführungen nach den Fig. 7 und 8 bestehen sonst noch darin, @daß die Freilaufkuppl.ungen 21, 22 in Richtung des Zahnstangenweges gesehen hintereinander bzw. beiderseits desselben angeordnet sind. An Stelle unmittelbar kämmender Zahnräder können auch zwischen diesen Ritzel eingeschaltet sein.7 and 8 are details of gear arrangements for the motors of FIGS. 5 and 6 shown. The gears correspond roughly to the designs according to FIGS. 1 to 4 and 5, 6. However, the transmission according to FIG. 8 has on the left a chain transmission35, on the right-hand side the gear transmission described above 37, 38. The freewheel clutches 22, 21 are provided on the shaft 34, while the shaft 36 on which the transmission element for the gear 35 or the gear 38 are attached, serves as an output. The differences between the versions after the 7 and 8 also consist in the fact that the freewheel clutches 21, 22 in the direction of the rack path seen one behind the other or arranged on both sides of the same are. Instead of directly meshing gears, between these pinions to be on.

Es ist selbstverständlich, daß an Stelle der Zahnräder 5, 30, 31 mit ihren Zahnstangen 4, 29, 42, 43 auch Hebelübertragungen anwendbar sind, wie Fig. 9 zeigt. Die Kolbenstangen 58, 59 besitzen Zapfen 60, 61, die in Schlitzen 62, 63 eines zweiarmigen Hebels 64 gleiten. Die Zapfen 60, 61 können über Nadellager in den Schlitzen 62, 63 geführt werden. Der Hebel 64 ist auf einer Welle 65 befestigt, die der Welle 6 nach den Fig.1 bis 4 entspricht. Der Hebel 64 hat vorzugsweise einen Ausschlag von 90°. Die weiteren Übertragungsglieder werden in gleicher Weise ausgeführt wie z. B. in,den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist.It goes without saying that instead of the gears 5, 30, 31 with their racks 4, 29, 42, 43 and lever transmissions can be used, as Fig. 9 shows. The piston rods 58, 59 have pins 60, 61 which are inserted into slots 62, 63 a two-armed lever 64 slide. The journals 60, 61 can in the slots 62, 63 are guided. The lever 64 is mounted on a shaft 65, which corresponds to the shaft 6 according to FIGS. The lever 64 preferably has one Deflection of 90 °. The other transmission elements are carried out in the same way such as B. in, Figs. 1 to 4 is shown.

Bei einem Einzylinder- oder Boxermotor wird nur ein einarmiger Hebel verwendet, der an Stelle des Hebels 64 tritt. Die Wirkungsweise ist dieselbe wie beim vorstehenden Motor.A single-cylinder or boxer engine only requires a one-armed lever which takes the place of the lever 64. The mode of action is the same as in the above engine.

Die Schwungscheibe 10 bzw. deren Welle kann eine Kraftstoffeinspritzpumpe und/oder bei Verwendung eines Viertaktmotors die Steuerungsorgane der Ventile antreiben. Die Motoren können im Baukastensystem gebaut werden.The flywheel 10 or its shaft can be a fuel injection pump and / or when using a four-stroke engine, drive the control elements of the valves. The motors can be built in a modular system.

An Stelle der Schwungscheibe 10 mit Kurbel 12, Schubstange 9 und Kurbel 7 der Welle 6, die den Takt des Motors aufrechterhalten bzw. zum Anwerfen von Explosionsmotoren dienen, können auch andere Ausgleichsvorrichtungen vorgesehen sein. Derartige Vorrichtungen können aber auch fortfallen, insbesondere bei Dampf- und Wasserantrieb.Instead of the flywheel 10 with crank 12, push rod 9 and crank 7 of the shaft 6, which maintain the cycle of the engine or to start explosion engines serve, other compensating devices can also be provided. Such devices but can also be omitted, especially with steam and water propulsion.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Piston engine producing rotating movements, e.g. B. for explosive gas-air mixtures, steam or water, in which the movement of the piston. can be transmitted via a drive rod movable in its direction of movement to an engine that has an overrunning clutch which only couples in the working direction of the piston and which during the working stroke transmits the force of the piston to a working shaft running in one direction of rotation, with a compensating device maintaining the stroke of the piston being provided is, characterized in that a first crank (7) is provided as a compensating device on a shaft (6, 65) of the engine (5, 64), which via a hinged link (9) with a second crank (12) of a flywheel ( 10) is articulated, and that the second crank (12) has such a smaller stroke (11) than the first (7) that the piston executes a desired up and down movement with each rotation of the flywheel (10).

2. Piston engine after Claim 1, characterized in that the flywheel is equipped with a Dynastart unit or a fuel injection pump or a valve control is equipped.

3. Piston engine according to Claim 1 or 2, characterized in that the drive mechanism has a lever (64) which acts on the overrunning clutch and which is movable with the The piston rod (58) of the piston cooperates.

4. Piston engine according to claim 3, characterized in that the lever is designed as a double lever (64), wherein at least one piston acts in the opposite direction on each arm of the double lever.

5. Piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that that the shaft (6, 65) of the engine (5, 64) on two oppositely working One-way clutches (21, 22) act, their outputs in each case in the direction of each working stroke each piston are coupled to the output shaft (25, 26).

6. Piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the engine is designed as a boxer engine, with at least two pistons (2, 41) acting on a piston rod (27, 28, 41) (Fig. 5, 6). Documents considered: German Patent No. 85 993; Swiss Patent No. 189 717; French Patent No. 491,501; U.S. Patent No. 1271569.