DE2215007A1 - DRIVE MACHINE, IN PARTICULAR COMBUSTION MACHINE, WITH CRANKSHAFT-FREE POWER TRANSMISSION - Google Patents
DRIVE MACHINE, IN PARTICULAR COMBUSTION MACHINE, WITH CRANKSHAFT-FREE POWER TRANSMISSIONInfo
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Description
Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit kurbelwellenfreier Eraftübertragung Die Erfindung betrifft eine Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung mit zwei in zylindrischen Gehäusen hin- und hergehenden, gegenläufigen Kolben und einer jeder Kolben-/Zylindere inhe it zugeordneten Kulis senbahn und einem in die Kulissenbahn eingreifenden Maschinenelement zur Umsetzung der hin- und hergehenden Bewegung in eine Dreh. Drive machine, in particular internal combustion engine, with a crankshaft-free Power transmission The invention relates to a drive machine, in particular an internal combustion engine, with crankshaft-free power transmission with two in cylindrical housings and reciprocating, counter-rotating pistons and one of each piston / cylinder unit assigned Kulis senbahn and a machine element engaging in the sliding path to convert the reciprocating motion into a twist.
bewegung und mit einem in die Kolben tauchenden Antriebselement, welches die Drehbewegung nach außen abgibt.movement and with a drive element immersed in the piston, which the rotary movement emits to the outside.
Bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren wird die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens mit Hilfe einer Pleuelstange und einer Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgesetzt.In conventional reciprocating engines, the reciprocating motion of the piston in a rotary motion with the help of a connecting rod and a crankshaft implemented.
Bei dieser herkömmlichen Konstruktion von Hubkolbenmotoren muß besonderes Augenmerk auf den Massenausgleich bei der Kurbelwelle gelegt werden, um einen ruhigen und unwuchtfreien Lauf des Motors sicherzustellen. Die bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren notwendigen Pleuelstangen und Kurbelwellen sind durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens einer das Material ermüdenden Wechselbeanspruchung sowie erheblichen wechselnden Beschleunigungs- und Verzögerungskräften ausgesetzt, so daß die Pleuelstangen und Kurbelwellen entsprechend groß dimensioniert werden müssen. Ferner haben die herkömmlichen Hubkolbenmotore einen erheblichen Platzbedarf, da außer den Zylindern noch ein entsprechender Raum für die Pleuelstangen und die Kurbelwellen vorgesehen werden muß.In this conventional construction of reciprocating engines, special needs Attention to the mass balance placed on the crankshaft, to ensure that the motor runs smoothly and without imbalance. The conventional The connecting rods and crankshafts required for reciprocating piston engines are and moving the piston forward under a material fatiguing cycle as well as exposed to considerable changing acceleration and deceleration forces, so that the connecting rods and crankshafts are dimensioned accordingly large have to. Furthermore, the conventional reciprocating piston engines have a considerable amount of space, there, in addition to the cylinders, there is also a corresponding space for the connecting rods and the Crankshafts must be provided.
Eine bekannte Brennkraftmaschine mit einer kurbelwellenfreien Kraftübertragung weist einen über eine Nut-/Federverbindung gegen Drehung gesicherten Kolben auf, der an seinem dem Brennraum abgekehrten Ende mit zwei radial nach außen abstehenden Bolzen versehen ist. Die beiden einander diametral gegenüberliegenden und radial abstehenden Bolzen greifen in eine Kulissenbahn ein, die am Innenumfang eines den Kolben umgebenden, tassenförmigen und drehbar gelagerten Maschinenelementes ausgebildet ist. Die Kulissenbahn besteht aus zwei sich kreuzenden wellenförmigen Nuten.A known internal combustion engine with a crankshaft-free power transmission has a piston secured against rotation via a tongue and groove connection, the end facing away from the combustion chamber with two protruding radially outward Bolt is provided. The two diametrically opposed and radial protruding bolts engage in a slide track on the inner circumference of one of the Piston surrounding, cup-shaped and rotatably mounted machine element formed is. The slide track consists of two crossing wave-shaped grooves.
Durch die hin- und hergehende Bewegung des gegen Drehung gesicherten Kolbens wird das tassenförmige Maschinenelement mit Hilfe der in die Kulissenbahn eingreifenden, radial abstehenden Bolzen in Umdrehung versetzt. Das tassenförmige Maschinenelement ist mit einem Zapfen starr verbunden, auf dessen freies Ende ein Zahnrad aufgekeilt ist. Die Drehbewegungen des tassenförmigen IIaschinene'ementes werden somit über das Zahnrad nach außen abgegeben.Through the back and forth movement of the secured against rotation With the help of the piston, the cup-shaped machine element becomes in the slide track engaging, radially protruding bolts in rotation. The cup-shaped Machine element is rigidly connected to a pin, on whose free end a Gear is keyed. The rotary movements of the cup-shaped machine element will thus released to the outside via the gear.
Eine Abwandlungsform der bekannten Brennkraftmaschine mit einer kurbelwellenfreien Kraftübertragung besitzt einen in einem zylindrischen Gehäuse hin- und hergehenden IIohlkolben, der ebenfalls über eine Nut-/Federverbindung gegen Drehung gesichert ist. In den Innenumfang des Hohlkolbens ist eine Kulissenbahn eingeschnitten, welche die Form von zwei sich kreuzenden Wellen hat. In den Hohlkolben taucht ein Antriebselement ein, das mit zwei einander diametral gegenüberstehenden und radial nach außen abstehenden Bolzen versehen ist. Die beiden vom Antriebselement abstehenden Bolzen greifen in die Kulissenbahn am Innenumfang des Hohlkolbens ein. Wenn der gegen Drehung gesicherte Kolben hin- und herbewegt wird, wird das in den Kolben tauchende Antriebselement aufgrund der in die Kulissenbahn eingreifenden Bolzen in Drehung versetzt. Die DrehTewegungen des Antriebselementes werden über ein mit dem Antriebselement drehfest * verbundenes Zahnrad nach außen abgegeben.A modification of the known internal combustion engine with a crankshaft-free one Power transmission has a reciprocating in a cylindrical housing Hollow piston, which is also secured against rotation by a tongue and groove connection is. A slide track is cut into the inner circumference of the hollow piston, which has the shape of two crossing waves. A drive element dips into the hollow piston one, with two diametrically opposed and radially outwardly protruding Bolt is provided. The two bolts protruding from the drive element engage the slide track on the inner circumference of the hollow piston. If the one secured against rotation Piston is moved back and forth, the drive element is immersed in the piston set in rotation due to the bolts engaging in the slide track. The turning movements of the drive element are connected to the drive element in a rotationally fixed * Gear delivered to the outside.
Bei einer weiteren Abwandlungsform der bekannten Brennkraftmaschine mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung ist der in einem zylindrischen Gehäuse hin- und hergehende Kolben an seinem Außenumfang mit einer Kulissenbahn versehen. Die Kulissenbahn hat die Form von zwei sich kreuzenden, um den Umfang verlaufenden Wellen. Der über eine Nut-/Federverbindung gegen Drehung gesicherte Kolben ist im Bereich der auf ihm ausgebildeten Kulissenbahn von einem drehbar gelagerten Zahnkranz umgeben. Der Zahnkranz weist an seinem Innenumfang zwei einander diametral gegenüberliegende und radial ch innen vorstehende Bolzen auf, welche in die Kulis bahn des gegen Drehung gesicherten Kolbens eingreifen. Durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens wird der den Kolben umgebende Zahnkranz in Umdrehung versetzt. Der den Kolben umgebende Zahnkranz kämmt mit einem Zahnrad, durch das die Drehbewegungen des Zahnkranzes nach außen abgegeben werden.In a further modification of the known internal combustion engine with crankshaft-free power transmission, the back in a cylindrical housing is and provided piston on its outer circumference with a slide track. the The slide track is in the form of two intersecting waves running around the circumference. The piston secured against rotation by a tongue and groove connection is in the area the slide track formed on it surrounded by a rotatably mounted toothed ring. The ring gear has two diametrically opposed to each other on its inner circumference opposite and radially ch on the inside protruding bolts, which in the coolies path of the against rotation engage the secured piston. By the reciprocating movement of the piston the ring gear surrounding the piston is set in rotation. The one surrounding the piston The ring gear meshes with a gear, through which the rotary movements of the ring gear to be released to the outside world.
Bei allen oben aufgeführten Abwandlungsformen der bekannten Brennkraftmaschine mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung ist der im zylindrischen Gehäuse hin- und hergehende Kolben über eine Nut-/Federverbindung gegen Drehung gesichert. Ebenso ist allen Ausführungsformen der bekannten Brennkraftmaschine eine Kulissenbahn gemeinsam, welche die Form von zwei sich kreuzenden; um den Umfang verlaufenden Wellen hat.In all of the modifications of the known internal combustion engine listed above with crankshaft-free power transmission, the cylinder goes back and forth in the cylindrical housing Approaching pistons secured against rotation via a tongue and groove connection. as well all embodiments of the known internal combustion engine have a slide track in common, which take the form of two intersecting; has waves running around the circumference.
Die Nut-/Federverbindung zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Gehäuse zur Sicherung des Kolbens gegen eine.The tongue and groove connection between the piston and the cylindrical Housing to secure the piston against a.
Drehbewegung bringt erhebliche Abdichtungsprobleme mit sich und bedingt einen vorzeitigen Verschleiß der Kolbenringe, da die Kolbenringe das Ende der Nut während der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens überstreichen müssen. Das Ende der Nut hat dabei die Wirkung eines auf die Kolbenringe einwirkenden Schneidelementes. Die Folge ist eine sehr rasche Zerstörung der Kolbenringe und damit ein Ausfall der Brennkraftmaschine.Rotary movement entails considerable sealing problems and is conditional premature wear of the piston rings because the piston rings are the end of the groove must pass over during the reciprocating movement of the piston. That The end of the groove has the effect of a cutting element acting on the piston rings. The consequence is very rapid destruction of the piston rings and thus failure the internal combustion engine.
Die aus zwei sich schneidenden Wellen bestehende Kulissenbahn der bekannten Brennkraftmaschine bedingt einen langwierigen Herstellungsgang, da zuerst die eine Welle ausgebildet und anschließend erst die zweite Welle ausgestaltet werden kann, welche die erste Welle schneidet.The slide track that consists of two intersecting waves known internal combustion engine requires a lengthy production process, since first the one wave formed and then only the second wave can be configured which intersects the first wave.
Ein langwieriger Herstellungsvorgang verteuert die Brennkraftmaschine entsprechend.A lengthy manufacturing process makes the internal combustion engine more expensive corresponding.
Mit der Erfindung sollte daher eine Brennkraftmaschine mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung geschaffen werden, die frei von Abdichtungsproblemen ist und äußerst einfach und billig hergestellt werden kann.With the invention should therefore be an internal combustion engine with a crankshaft Power transmission can be created which is free from sealing problems and extremely can be produced easily and cheaply.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kolben durch das Zusammenwirken von Kulissenbahn und des in die Kulissenbahn eingreifenden Maschinenelementes drehbar ist und das Antriebselement ein zwischen den beiden zylindrischen Gehäusen gelagertes und gegen axiale Verschiebung gesichertes Zahnrad mit einer nach beiden Seiten axial ab stehenden und in die beiden Kolben tauchenden rohrförmigen Nabe ist, mit welcher der Kolben drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden ist.This is achieved according to the invention in that the piston by the interaction of the slide track and the machine element engaging in the slide track is rotatable and the drive element between the two cylindrical housings Gear wheel mounted and secured against axial displacement with one after both Sides axially from standing tubular hub plunging into the two pistons is, with which the piston is rotatably, but axially displaceably connected.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird der Kolben selbst durch das Zusammenwirken von Kulissenbahn und in die Kulissenbahn eingreifenden Maschinenelementenin Drehung versetzt, so daß von vorneherein Abdichtungsprobleme nicht auftreten können, die durch Einrichtungen verursacht werden, welche den Kolben gegen eine Drehbewegung sichern sollen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der neuen Brennkraftmaschine ist nur eine Kulissenbahn erforderlich, die aus einer einzigen um den gesamten Umfang verlaufenden Welle besteht. Auf diese Weise können die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine erheblich gesenkt werden. Darüberhinaus kann bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens durch sehr kleine Bauteile in eine Drehbewegung umgesetzt werden, so daß die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine sehr klein gebaut werden kann.In the internal combustion engine according to the invention, the piston itself by the interaction of the slide track and intervening in the slide track Machine elements set in rotation, so that from the outset sealing problems can not occur, which are caused by devices that the piston to secure against a rotary movement. Due to the design according to the invention the new internal combustion engine is only required a slide track that consists of a there is a single wave running around the entire circumference. That way you can the manufacturing costs of the internal combustion engine according to the invention are significantly reduced will. Furthermore can in the internal combustion engine according to the invention the reciprocating movement of the piston through very small components into one Rotary movement are implemented, so that the internal combustion engine according to the invention very can be built small.
Da der im zylindrischen Gehäuse hin- und hergehende Kolben gleichzeitig eine Drehbewegung ausführt, wird das in den Arbeitsraum eingesaugte Luft-/Kraftstoffgemisch durchwirbelt, so daß eine gute Verwirbelung und Durchmischung des Gemisches im Arbeitsraum erzielt wird. Die gute Verwirbelung und Durchmischung des Luft-/Kraftstoffgemisches führt zu einer sehr guten und sauberen Verbrennung, so daß das den Zylinder verlassende Abgas wesentlich weniger schädliche Gasbestandteile hat, als es bei Brennkraftmaschinen ohne Verwirbelung des Gemisches der Fall ist. Hierdurch wirkt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine bei der Verminderung der im Abgas enthaltenen schädlichen Gasbestandteile mit.Since the piston reciprocates in the cylindrical housing at the same time executes a rotary movement, the air / fuel mixture sucked into the working space swirled, so that a good swirling and mixing of the mixture in the work area is achieved. The good turbulence and mixing of the air / fuel mixture leads to a very good and clean combustion, so that it leaves the cylinder Exhaust gas has significantly fewer harmful gas components than it does in internal combustion engines is the case without swirling the mixture. This works according to the invention Internal combustion engine in reducing the harmful gas components contained in the exhaust gas with.
Bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren sowie bei der eingangs beschriebenen bekannten Brennkraftmaschine mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung befindet sich der Kolben an seinem oberen und unteren Totpunkt für eine kurze Zeit im Stillstand. Beim Übergang vom Stillstand in die Bewegung muß der Kolben die Haftreibung überwinden. Die gesamte vom Kolben zu überwindende Reibung setzt sich somit aus Haftreibung und Gleitreibung zusammen. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird der Kolben auch in den oberen und unteren Umkehrpunkten gedreht. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftniaschine kann daher keine Haftreibung auftreten. Hierdurch kann der Kolben besser geschmiert werden. Berechnungen haben ergeben, daß der Reibverlust gerade in diesem Punkt nur 20 % gegenüber herkömmlichen Hubkolbenmotoren beträgt. Durch die schraubenförmige Hubbewegung des rotierenden Kolbens ist ein gleichmäßiger Lauf gewährleistet.In conventional reciprocating engines as well as in the one described above known internal combustion engine with crankshaft-free power transmission is located the piston at its top and bottom dead center for a short time at a standstill. During the transition from standstill to movement, the piston has to overcome the static friction. The entire friction to be overcome by the piston is thus made up of static friction and sliding friction together. In the internal combustion engine according to the invention, the Piston also rotated in the upper and lower reversal points. In the inventive Internal combustion engine can therefore not occur static friction. This allows the piston better be lubricated. Calculations have shown that the friction loss just at this point is only 20% compared to conventional reciprocating piston engines. Due to the helical stroke movement of the rotating piston, a smooth movement is achieved Run guaranteed.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist die Kulissenbahn eine wellenförmige Nut an der Innenwand des zylindrischen Gehäuses und wird das in die Kulissenbahn eingreifende Maschinenelement durch mindestens zwei gleichmäßig auf den Umfang verteilte, an sich bekannte, vom Kolben radial abstehende Bolzen gebildet und weist die rohrförmige Nabe des Zahnrades an ihren beiden Enden Längsschlitze auf, durch welche die Bolzen des Kolbens hindurchgreifen.According to one embodiment of the internal combustion engine according to the invention the slide track is a wave-shaped groove on the inner wall of the cylindrical housing and is the engaging in the slide track machine element by at least two evenly distributed over the circumference, known per se, protruding radially from the piston Bolts are formed and have the tubular hub of the gear at both ends Longitudinal slots through which the bolts of the piston reach.
Bei dieser Ausführungsform wird die Drehbewegung des Kolbens bzw. der Kolben über radial nach innen vorstehende Bolzen direkt auf die Nabe eines Zahnrades übertragen, das in an sich bekannter Weise mit einem weiteren Zahnrad kämmt. Diese Ausgestaltungsform ist besonders einfach und billig herzustellen.In this embodiment, the rotary movement of the piston or the piston directly onto the hub of a gearwheel via bolts protruding radially inwards transferred, which meshes in a known manner with another gear. These Embodiment is particularly easy and cheap to manufacture.
Die Bolzen des Kolbens können an ihren radial innenliegenden Enden miteinander starr verbunden sein. Die Verbindungsstelle der Bolzen befindet sich dabei innerhalb der Nabe des Zahnkranzes, so daß die von der Verbindungsstelle ausgehenden Bolzen durch die in der Nabe vorgesehenen Längsschlitze hindurchgreifen können.The bolts of the piston can be at their radially inner ends be rigidly connected to each other. The connection point of the bolts is located while within the hub of the ring gear, so that the outgoing from the connection point Bolts can reach through the longitudinal slots provided in the hub.
Ein besonders guter und gleichmäßiger Lauf des Kolbens bzw. der Kolben kann dadurch erreicht werden, daß jeder Kolben einen in seiner Achse liegenden und vom Kolbenboden abstehenden Schaft aufweist, welcher axial in die rohrförmige Nabe gleitend eingreift und die Führung des Kolbens unterstützt.A particularly good and even run of the piston or pistons can be achieved by anyone Piston one in its axis lying and protruding from the piston head shaft, which axially into the tubular hub slidably engages and guides the piston.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist die Kulissenbahn'in an sich bekannter Weise eine am Außenumfang des Kolbens ausgebildete, wellenförmige Nut und wird das in die Kulissenbahn eingreifende Maschinenelement durch mindestens zwei gleichmäßig äuf den Umfang verteilte Kugeln gebildet, welche in am zylindrischen Gehäuse befestigten Kugelpfannen gelagert sind, und ist die rohrförmige Nabe an ihrem Außenumfang mit Nuten versehen oder in der Art einer Keilwelle ausgestaltet und greift der Kolben mit einer entsprechenden radial nach innen gerichteten Verzahnung in die Nabe ein.In another embodiment of the internal combustion engine according to the invention the slide track is, in a manner known per se, one on the outer circumference of the piston formed, wave-shaped groove and is the engaging machine element in the slide track formed by at least two balls evenly distributed around the circumference, which are mounted in ball sockets attached to the cylindrical housing, and is the tubular hub provided with grooves on its outer circumference or in the manner of a splined shaft designed and engages the piston with a corresponding radially inwardly Gear teeth into the hub.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die am Kolben ausgestaltete Eulissenbahn einzuwalzen, da die Kulissenbahn einen der Kugel entsprechenden halbkreisförmigen Querschnitt hat. Bei dieser Ausführungsform braucht ein herkömmlicher Kolben nur unwesentlich abgeändert zu werden, um in der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verwendet werden zu können. Während die Drehbewegung des Kolbens bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Hilfe von Bolzen auf das Zahnrad übertragen wird, die durch Längsschlitze in der Nabe des Zahnrades hindurchgreifen, wird die Drehbewegung des Kolbens bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Hilfe einer Nabe auf das Zahnrad übertragen, die in der Art einer Keilwelle ausgebildet ist.In this embodiment of the invention it is for example possible to roll in the Eulissen track designed on the piston, as the slide track has a semicircular cross-section corresponding to the sphere. In this embodiment a conventional piston only needs to be changed insignificantly in order to achieve the internal combustion engine according to the invention can be used. During the rotary motion of the piston in the first embodiment of the invention with the aid of bolts is transmitted to the gear through longitudinal slots in the hub of the gear reach through, the rotational movement of the piston in the second according to the invention Embodiment transferred to the gear with the help of a hub, which is in the art a splined shaft is formed.
Auch die zweite erfindungsgemäße Ausgestaltungsform läßt sich äußerst einfach rasch und billig herstellen.The second embodiment according to the invention can also be extremely easy to manufacture quickly and cheaply.
Der optimale Abstand zwischen der Kugelpfanne und dem Kolben für einen guten Lauf der Kugel kann dadurch erreicht werden, daß die Kugelpfanne radial gegen den Kolben verstellbar ist.The optimal distance between the ball socket and the piston for one good running of the ball can be achieved that the ball socket radially against the piston is adjustable.
Eine gute Schmierung zwischen Kugeln und Kulissenbahn kann dadurch erreicht werden, daß jede Kugelpfanne eine nach außen führende Bohrung aufweist, die an das Öldrucksystem anschließbar ist.This allows good lubrication between the balls and the slide track it can be achieved that each ball socket has an outwardly leading bore, which can be connected to the oil pressure system.
Die Kulissenbahnen der beiden oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausfiihrungsbeispiele sind in der gleichen Weise ausgestaltet. Die endlosen Kulissenbahnen haben in der Abwicklung die Form von gleichen, hintereinander liegenden Wellen und weisen auf 360° mindestens zwei Wellenberge und zwei Wellentäler auf und die Zahl der gleichmäßig auf den Umfang verteilten Kugeln oder vom Kolben radial abstehenden Bolzen entspricht der Anzahl der Wellenberge.The slide tracks of the two above-described, according to the invention Embodiments are designed in the same way. The endless scenes have the form of identical, one behind the other waves and in the development have at least two wave crests and two wave troughs over 360 ° and the number the balls evenly distributed around the circumference or protruding radially from the piston Bolt corresponds to the number of wave crests.
Hierdurch wird erreicht, daß alle Kugeln bzw. alle radial ab stehenden Bolzen gleichzeitig auf den Wellenbergen bzw.This ensures that all balls or all standing radially from Bolts simultaneously on the wave crests resp.
in den Wellentälern liegen, so daß jede Kugel bzw. jeder Bolzen zu jedem Betriebszeitpunkt den gleichen Kräften ausgesetzt ist. Hierdurch wird an jeder Kugel bzw. an jedem Bolzen ein gleichgroßes Drehmoment auf den Kolben übertragen, so daß der Kolben gleichmäßig belastet wird und frei von Zerrkräften ist.lie in the wave troughs, so that each ball or each bolt to is exposed to the same forces at all times of operation. This will affect everyone Ball or at each bolt transmit an equal torque to the piston, so that the piston is loaded evenly and is free from pulling forces.
Im nachstehenden werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Ausführungsferm einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch einen Kolben der in Figur 1 dargestellten Brennkraftmaschine, Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch eine weitere Abwandlungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 4 eine perspektivische Teildarstellung der in Fig. 3 gezeigten Brennkraftmaschine.The following are two embodiments of the invention Internal combustion engine explained in more detail. In the drawings show: Fig. 1 is a partial cross-section through an embodiment of an inventive Internal combustion engine, FIG. 2 shows a partial cross section through a piston of the in FIG 1, FIG. 3 shows a partial cross section through another Modification of the internal combustion engine according to the invention, FIG. 4 is a perspective Partial representation of the internal combustion engine shown in FIG. 3.
Die in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine weist zwei miteinander fluchtende doppelwandige zylindrische Gehäuse 1 und 2 mit Kühlräume 3 und 4 auf. Die zylindrischen Gehäuse 1 und 2 sind mit Zylinderlaufbuchsen 5 und 6 versehen. In den Zylinderlaufbuchsen 5 und 6 sind zwei gegenläufige Kolben 7 und 8 mit Kolbenringen 9 und 10 verschiebbar gelagert. In die nreutungsweise dargestellten Arbeitsräume 11 und 12 mündc a herkömmlicher Weise nicht dargestellte Ein- und Ausl ventile sowie Zündkerzen für Ottomotore bzw. Vorwärmeinrichtungen für Dieselmotore.The illustrated in Figure 1 first embodiment of the invention Internal combustion engine has two aligned double-walled cylindrical Housing 1 and 2 with cooling spaces 3 and 4. The cylindrical housings 1 and 2 are provided with cylinder liners 5 and 6. In the cylinder liners 5 and 6 are two opposing pistons 7 and 8 with piston rings 9 and 10 are slidably mounted. In the working spaces 11 and 12 mündc a conventionally shown Way not shown inlet and outlet valves and spark plugs for gasoline engines or Preheating devices for diesel engines.
Zwischen den beiden zylindrischen Gehäusen 1 und 2 ist e gegen axiale Verschiebung gesichertes Zahnrad 13 drehba gelagert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist Zahnrad 13 mit dem Innenumfang des Zahnkranzes gegen Schi?ltern 14 und 15 der zylindrischen Gehäuse 1 und 2 abgestützt.Between the two cylindrical housings 1 and 2, e is against axial Shift secured gear 13 rotatably mounted. In the illustrated embodiment is gear 13 with the inner circumference of the ring gear against Schi? ltern 14 and 15 of the cylindrical housing 1 and 2 supported.
Der Zahnl:ranz wird hierbei zweckmäßigerweise durch nicht dargestellte Wälzlager geLagert, die auf den Schultern 14 und 15 sitzen. Die Nabe des Zahnrades 13 hat die Form eines nach beiden Seiten axial abstehenden Rohres 16, das in den Innenraum der beiden Kolben 7 und 8 eintaucht. Das Rohr 16 ist an jedem seiner beiden Enden mit jeweils zwei sich deckenden Längsschlitzen 17 und 18 versehen.The Zahnl: ranz is here expediently by not shown Rolling bearings stored on the shoulders 14 and 15 sit. the The hub of the gear wheel 13 is in the form of a tube protruding axially on both sides 16, which dips into the interior of the two pistons 7 and 8. The pipe 16 is on each of its two ends with two overlapping longitudinal slots 17 and 18 provided.
Die beiden Kolben 7 und 8 werden durch Bolzen 19 und 20 diametral durchdrungen, wobei die Bolzen 19 und 20 durch die Längsschlitze 17 und 18 im Rohr 16 hindurchgreifen.The two pistons 7 and 8 are made diametrically by bolts 19 and 20 penetrated, the bolts 19 and 20 through the longitudinal slots 17 and 18 in the tube 16 reach through.
Der Durchmesser der Bolzen 19 und 20 entspricht der Weite der Längsschlitze 17 und 18, so daß die Bolzen 10 und 20 in den Schlitzen 17 und 18 gleitend geführt sind. Die Bolzen 19 und 20 sind in den Kolben 7 und 8 starr befestigt. Die Enden der Bolzen 19 und 20 stehen zu beiden Seiten der Kolben 7 und 8 radial ab und greifen in Eulissenbahnen 21 und 22.The diameter of the bolts 19 and 20 corresponds to the width of the longitudinal slots 17 and 18, so that the bolts 10 and 20 are slidably guided in the slots 17 and 18 are. The bolts 19 and 20 are rigidly fastened in the pistons 7 and 8. The ends the bolts 19 and 20 protrude radially on both sides of the pistons 7 and 8 and grip in Eulissenbahnen 21 and 22.
Die Kulissenbahnen 21 und 22 sind in Büchsen 23 und 24 ausgebildet, welche in die zylindrischen Gehäuse 1 und 2& an den den Brennräumen 11 und 12 abgekehrten Seiten eingesetzt sind. Die Büchsen 23 und 24 sind mit den zylindrischen Gehäusen 1 und 2 drehfest verbunden. Die beiden Kulissenbahnen 21 und 22 haben bei dem dargestellten = Ausführungsbeispiel die Form von zwei vollständigen Wellen mit zwei Wellenbergen und zwei Wellentälern. Bei dieser Ausgestaltungsform liegen jeweils zwei Wellenberge und zwei Wellentäler einander diametral gegenüber. Auf diese Weise sitzen die Enden eines Bolzens stets gleichzeitig auf den Wellenbergen bzw. in den Wellentälern oder auf zwei dazwischen liegenden Punkten der Kulissenbahn, welche die gleiche Steigung und Richtung haben.The slide tracks 21 and 22 are formed in sleeves 23 and 24, which in the cylindrical housing 1 and 2 & at the combustion chambers 11 and 12 facing away sides are inserted. The sleeves 23 and 24 are with the cylindrical Housings 1 and 2 non-rotatably connected. The two slide tracks 21 and 22 have at the illustrated embodiment = the shape of two complete waves with two wave crests and two wave troughs. In this embodiment are each two wave crests and two wave troughs diametrically opposite each other. In this way the ends of a bolt always sit simultaneously on the wave crests or in the Wave troughs or on two intermediate points of the slide track, which have the same slope and direction.
In Figur 2 ist ein Teilquerschnitt durch den Kolben 7 mit dem ihn durchdringenden Bolzen 19 dargestellt. Der Kolben 7 weist einen Schaft 25 auf, der in der Achse des Kolbens liegt und vom Kolbenboden 26 absteht. Der Schaft 25 taucht in das Rohr 16 des Zahnrades 13. Der Außendurchmesser des Schaftes 25 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres 16, so daß der Schaft 25 im Rohr 16 gleitend geführt ist. Der Schaft 25 weist ein Durchgangsloch 26 auf, durch welches der Bolzen 19 hindurchgeführt ist. Durch diese Ausgestaltungsform erhält der Bolzen 19 einen guten Sitz, Gleichzeitig erhält der Kolben eine gute Führung. Der dem Kolben 7 gegenüberliegende Kolben 8 ist in der gleichen Weise ausgestaltet.In Figure 2 is a partial cross-section through the piston 7 with him penetrating bolt 19 shown. The piston 7 has a shaft 25 which lies in the axis of the piston and protrudes from the piston crown 26. The shaft 25 dips into the tube 16 of the gear wheel 13. The outer diameter of the shaft 25 corresponds substantially the inner diameter of the tube 16, so that the shaft 25 is in the tube 16 is slidably guided. The shaft 25 has a through hole 26 through which the bolt 19 is passed through. This embodiment gives the bolt 19 a good seat, at the same time the piston receives good guidance. The one with the piston 7 opposite piston 8 is designed in the same way.
Im nachstehenden wird nun die Wirkungsweise der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beschrieben. Wenn die beiden Kolben 7 und 8 durch die Verbrennung eines Luft-/ Kraftstoffgemisches gegeneinander bewegt werden, gleiten die von dem Kolben abstehenden Bolzen 19 und 20 in den Kulissenbahnen 21 und 22, durch den Kolben 7 und 8 eine Drehbewegung erteilt wird. Da die Bolzen 19 und 20 durch die Längsschlitze 17 und 18 des Rohres 16 hindurchgreifen, wird das Rohr 16 gemeinsam mit den Kolben 7 und 8 gedreht. Da das Rohr 16 die Nabe des Zahnrades 13 ist, wird das Zahnrad 13 mit der Drehzahl des Rohres 16 angetrieben. Das Zahnrad 13 kämmt mit einem Ritzel 28, welches die Drehbewegung in herkömmlicher Weise an ein nachgeschaltetes Getriebe abgibt.In the following, the mode of operation of the in Figures 1 and 2 described embodiment of the internal combustion engine according to the invention. When the two pistons 7 and 8 by the combustion of an air / fuel mixture are moved against each other, slide the protruding from the piston bolts 19 and 20 in the slide tracks 21 and 22, given by the piston 7 and 8 a rotary movement will. Since the bolts 19 and 20 reach through the longitudinal slots 17 and 18 of the tube 16, the tube 16 is rotated together with the pistons 7 and 8. Since the tube 16 is the hub of the gear 13, the gear 13 is driven at the speed of the tube 16. The gear 13 meshes with a pinion 28, which the rotary movement in conventional Way to a downstream transmission.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgeniäßen Brennkraftmaschine weist zwei in einer Achse liegende doppelwandige zylindrische Gehäuse 31 und 32 mit Kühlräume 33 und 34 auf. In den beiden zylindrischen Gehäusen 31 und 32 sind zwei gegenläufige Kolben 35 und 36 hin- und herbeweglich gelagert. Uber den beiden Kolben 35 und 36 befinden sich die andeutungsweise dargestellten Arbeitsräume 37 und 38, in welche in herkömmlicher Weise nicht dargestellte Ein- und Auslaßventile sowie Zündeinrichtungen für Ottomotore bzw. Anwärmeinrichtungen für Dieselmotore münden.The embodiment of the invention shown in Figure 3 Internal combustion engine has two in one axis lying double-walled cylindrical housings 31 and 32 with cooling spaces 33 and 34. In the two cylindrical Housings 31 and 32 are two opposing pistons 35 and 36 movable to and fro stored. Above the two pistons 35 and 36 there are those indicated Working rooms 37 and 38, in which in a conventional manner, not shown input and exhaust valves and ignition devices for gasoline engines or heating devices for diesel engines.
Die beiden Kolben 35 und 36 sind an ihrem Außenumfang mit Kulissenbahnen 39 und 40 versehen, welche in der Abwicklung die Form von zwei vollständigen Wellen mit zwei Wellenbergen und zwei Wellentälern haben. Hierbei liegen analog zum ersten Ausführungsbeispiel die beiden Wellenberge und die beiden Wellentäler einander diametral gegenüber.The two pistons 35 and 36 are provided with slide tracks on their outer circumference 39 and 40, which in the development take the form of two complete waves with two wave crests and two wave troughs. Here are analogous to the first Embodiment the two wave crests and the two wave troughs diametrically opposite one another opposite to.
Am Innenumfang eines jeden zylindrischen Gehäuses sind zwei Kugelpfannen 41 bzw. 42 angeordnet, die einander diametral gegenüberliegen. Die Kugelpfannen nehmen Kugeln 43 bzw. 44 auf, welche in die Kulissenbahnen 38 und 40 eingreifen. Die Kugelpfannen sind in die zylindrischen Gehäuse eingeschraubt und durch Gegenmuttern 45 und 46 gesichert. Durch das Einschrauben der Kugelpfannen 41 und 42 kann der genaue Abstand zwischen den Kugelpfannen und den Kolben eingestellt werden, der für einen guten Lauf der Kugeln erforderlich ist.There are two ball sockets on the inner circumference of each cylindrical housing 41 and 42 arranged, which are diametrically opposed to each other. The ball sockets take on balls 43 and 44, which engage in the slide tracks 38 and 40. The ball sockets are screwed into the cylindrical housing and secured by lock nuts 45 and 46 secured. By screwing in the ball sockets 41 and 42, the exact distance between the ball sockets and the piston can be set, the is necessary for the balls to run properly.
Zwischen den beiden zylindrischen Gehäusen 31 und 32 ist ein gegen axiale Verschiebung gesichertes Zahnrad 47 mit drehbar gelagert,*dam/etinem Ritzel 48 kämmt, das auf einer zum Getriebe führenden Welle 49 verkeilt ist. Das Zahnrad 47 besitzt eine Nabe, die in Form einer Keilwelle 50 ausgebildet ist, die zu beiden Seiten des Zahnrades 47 axial absteht. In die Keilwelle 50 greifen Zahnkränze 51 und 52 ein, die mit den Kolben 35 und 36 starr verbunden sind.Between the two cylindrical housings 31 and 32 is a counter axial displacement secured gear 47 with rotatably mounted, * dam / etinem pinion 48 meshes which is wedged on a shaft 49 leading to the transmission. That gear 47 has a hub which is in the form of a splined shaft 50, which is to both Sides of the gear 47 protrudes axially. Ring gears 51 engage in the splined shaft 50 and 52, which are rigidly connected to the pistons 35 and 36.
Wenn die beiden Kolben 35 und 36 durch die Verbrennung eines Luft-/Kraftstoffgemisches gegeneinander bewegt werden, werden die Kolben 35 und 36 durch das Zusammenwirken der Kugeln und Kulissenbahnen in Umdrehung versetzt. Die Drehbewegung der Kolben 35 und 36 wird über die Zahnkränze 51 und 52 auf die Nabe 50 des Zahnrades 47 übertragen. Das Zahnrad 47 gibt die Drehbewegungen über das Ritzel 48 und die Welle 49 an ein nicht dargestelltes, herkömmliches Getriebe ab. Während der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben 35 und 36 gleiten die Zahnkränze 51 und 52 auf der in Form einer Keilwelle ausgebildeten Nabe 50 des Zahnrades hin und her.When the two pistons 35 and 36 by the combustion of an air / fuel mixture are moved against each other, the pistons 35 and 36 are due to the interaction the balls and slide tracks in rotation. The rotation of the pistons 35 and 36 is transmitted to the hub 50 of the gear 47 via the ring gears 51 and 52. The gear 47 inputs the rotary movements via the pinion 48 and the shaft 49 conventional transmission, not shown. During the reciprocating Movement of the pistons 35 and 36 slide the ring gears 51 and 52 on the in the form of a Splined shaft hub 50 of the gear back and forth.
Zur Verbesserung der Schmierung und Laufeigenschaften sind die Kugelpfannen 41 und 42 mit Bohrungen 53 und 54 versehen, die an den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.Ball sockets are used to improve lubrication and running properties 41 and 42 are provided with bores 53 and 54, which are connected to the oil circuit of the internal combustion engine are connected.
In Figur 4 ist die obere Hälfte einer Brennkraftmaschine perspektivisch dargestellt, die dem Aufbau der in Figur 3 gezeigten Brennkraftmaschine entspricht. Die beiden zylindrischen Gehäuse 31 und 32 sind an den einander zugekehrten Enden über eine Vielzahl T n Schrauben 53 miteinander verbunden. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Bruchteil des zylindrischen Gehäuses 32 dargestellt. Ebenso wurde der das zylindrische Gehäuse 31 abdeckende Zylinderkopf in der Zeichnung weggelassen. Der im zylindrischen Gehäuse 31 hin- und herbewegliche Kolben 35 weist eine um den Außsnuiafün= verla'fendc.. Kulissenbah 39 auf, in welche zwei einander diametral gegenüberliegende Kugeln 43 eingreifen. Die Kugeln 43 sind in Kugelpfannen 41 gelagert, die beispielsweise mit E fe eines Steckschlüssels 54 in das zylindrische Gehäuse einschraubbar sind. Jede der beiden Kugelpfannen 41 ist mit einem Gewinde für den Anschluß einer mit dem Öldrucksystem der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Leitung 55 versehen.In Figure 4, the upper half of an internal combustion engine is perspective which corresponds to the structure of the internal combustion engine shown in FIG. The two cylindrical housings 31 and 32 are at the ends facing each other connected to one another via a plurality of T n screws 53. In the case of the one shown in FIG Embodiment only a fraction of the cylindrical housing 32 is shown. Likewise, the cylinder head covering the cylindrical housing 31 is shown in the drawing omitted. The piston 35, which can reciprocate in the cylindrical housing 31, has one around the outside snout = verla'fendc .. Kulissenbah 39, in which two each other diametrically opposing balls 43 engage. The balls 43 are stored in ball sockets 41, for example with E fe of a socket wrench 54 can be screwed into the cylindrical housing. Each of the two ball sockets 41 is threaded for connection to the oil pressure system of the internal combustion engine associated line 55 is provided.
Der Kolben 35 weist einen Zahnkranz 51 auf, welcher in die in Form einer Keilwelle 50 ausgebildete Nabe des Zahnrades 47 eingreift. Das zwischen den beiden zylindrischen Gehäusen 31 und 32 angeordnete Zahnrad 47 ist auf seinen beiden Stirnseiten mit Laufrillen 56 versehen, welche als Laufringe für das das Zahnrad 47 stützende Kugellager 57 dienen. Die Gegenlaufringe 58 des Kugellagers 57 sind in den zylindrischen Gehäusen 31 und 32 untergebracht.The piston 35 has a ring gear 51, which in the form a splined shaft 50 formed hub of the gear 47 engages. That between the two cylindrical housings 31 and 32 arranged gear 47 is on its two End faces provided with running grooves 56, which act as races for the gear 47 supporting ball bearings 57 are used. The mating rings 58 of the ball bearing 57 are housed in the cylindrical housings 31 and 32.
Das Zahnrad 47 kämmt mit einem in Figur 4 nicht sichtbaren Zahnrad.The gear 47 meshes with a gear not visible in FIG.
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