DE3238030A1 - Twin-shaft engine - Google Patents

Twin-shaft engine

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DE3238030A1
DE3238030A1 DE19823238030 DE3238030A DE3238030A1 DE 3238030 A1 DE3238030 A1 DE 3238030A1 DE 19823238030 DE19823238030 DE 19823238030 DE 3238030 A DE3238030 A DE 3238030A DE 3238030 A1 DE3238030 A1 DE 3238030A1
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Alfred Dipl.-Ing. 6607 Quierschied Wildanger
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/06Engines with means for equalising torque
    • F02B75/065Engines with means for equalising torque with double connecting rods or crankshafts

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Abstract

The invention relates to a reciprocating piston internal combustion engine with two crankshafts (1) which are arranged in parallel, rotate in opposite directions and are each connected by connecting rods (3) to a common piston (5), either to a common gudgeon pin (4), which can be designed as a rocker lever (Fig. 3) or by means of two gudgeon pins (Fig. 4). Given an appropriate direction of rotation of the crankshafts (1), the angular motion of the connecting rods (3) relative to one another results in a rotary phase of the crankshafts (1) which is prolonged by the angle ( alpha ) during the intake or expansion stroke of the piston (5), while the rotary phase during the exhaust and compression stroke is reduced to the same degree (Fig. 1). Due to the symmetrical arrangement and function of the connecting rods (3), the piston and cylinder wall surfaces are not subjected to side forces. The prolonged intake stroke can be used to improve the charging of the cylinder with fresh gas or fresh air while the prolonged expansion stroke can be used to reduce consumption or increase power. The overall height of the piston can be reduced. <IMAGE>

Description

Dipl.-Ing-.Alfred Wildanger 66o7 QuierschiedDipl.-Ing.Alfred Wildanger 66o7 Qui Various

Beethovenstr.8Beethovenstrasse 8

5oppelwellen_-_Motori 5 double shaft _-_ motor i

Gegenstand' der Erfindung ist ein Hubkolben-Verbrennungsmotor mit zwei parallel und gegenläufig angeordneten spiegelgleichen Kurbelwellen, die mit Pleuelstangen mit je einem gemeinsamen Kolben verbunden sindywodurch sich bei zweckentsprechender Drehrichtung der Kurbelwellen für· den Arbeitshub und den Ansaughub eine verlängerte Drehphase der Kurbelwellen ergibt,als für den Ausstoßhub und den Verdichtungshub,und wobei Kolben- und Zylinderwandungen von seitlich wirkenden Kräften entlastet werden.The subject matter of the invention is a reciprocating internal combustion engine with two parallel and oppositely arranged mirror-like crankshafts, which are connected to connecting rods each with a common piston y whereby, given the appropriate direction of rotation of the crankshafts for the working stroke and the intake stroke, an extended rotational phase of the crankshafts results, than for the exhaust stroke and the compression stroke, and the piston and cylinder walls are relieved of laterally acting forces.

Bei herkömmlichen Hubkolben-Verbrennungsmotoren mit einer Kurbel-1owelle,deren Technik hoch entwickelt ist,entspricht der Kolbenhub zwischen oberen und unterem Totpunkt jeweils nur etwa einer halben Kurbelwellenumdrehung.Durch Verschwenken der Zylinderachse in Richtung· des abwärtsgehenden Kurbelzapfens kann der abwärtsgehende Kolbenhub geringfügig verlängert werden,jedoch steigen dann die Seiten-I5kräfte auf Kolben- und Zylinder.wandf lachen in erheblichem Maße an. Durch die wechselnde Winkelstellung des je einen Pleuels zur Hubachse entstehen einseitige Schwingungen,die ebenfalls zu erhöhter Reibung zwischen Kolben- und Zylinderwandfläche führen. Zum Ausgleich schwingender Massen werden verschiedentlich gegen-2oläufige Ausgleichswellen mit Gegengewichten angeordnet,die Kolbenbauhöhe muß zur Verteilung der Seitenkräfte relativ groß bemessen werden.Der Arbeitshub je eines Kolbens ist auf etwa eine halbe Umdrehung der· Kurbelwelle begrenzt.In conventional reciprocating internal combustion engines with a crank shaft, whose Technology is highly developed, the piston stroke between top and bottom dead center is only about half a time By swiveling the cylinder axis in the direction of the descending crank pin can be the descending piston stroke be slightly lengthened, but then the side forces increase on the piston and cylinder walls laugh to a considerable extent. Due to the changing angular position of each connecting rod to the stroke axis unilateral vibrations arise, which also lead to increased Lead friction between the piston and cylinder wall surface. To compensate for oscillating masses, there are variously counter-rotating masses Balance shafts arranged with counterweights, the piston height must be dimensioned relatively large to distribute the side forces. The working stroke of each piston is about half a turn the · crankshaft limited.

Diese Nachteile haften dem Doppelwellen-Motor gemäß der Erfindung 25nieht an.These disadvantages are inherent in the twin-shaft motor according to the invention.

Aufbauconstruction

Im Kurbelgehäuse mit aufgesetztem Zylinderblock,ähnlich dem herkömmlicher Hubkolben-Verbrennungsmotore,sind zwei spiegelgleiche Kurbelwellen 1 in zweckentsprechendem Abstand parallel nebeneinan-3oder angeordnet und durch Zahnräder oder sonstige Vorkehrungen gegenläufig und kraftschlUssig präzise derart miteinander verbunden, daß die radial gegenüberliegenden Kurbelzapfen 2 bei Umdrehung der Kurbelwellen 1In the crankcase with the attached cylinder block, similar to the conventional reciprocating internal combustion engine, two mirror-identical crankshafts 1 are arranged parallel to each other at an appropriate distance and by gears or other precautions in opposite directions and frictionally precisely connected to one another in such a way that the radially opposite crank pins 2 when the crankshafts rotate 1

Alfred Wildanger
Doppelwellen-Motor
Alfred Wildanger
Twin shaft motor

Kurbelwellen 1,parallel zur Kolbenbolzenebene immer in gleicher Höhe und symmetrisch zur Zylinderachse stehen.Jeweils auf den gegenüberliegenden Kurbelzapfen 2 beider Kurbelwellen 1 sind Pleuel 3 gleicher Länge angeordnet,die dort und auf dem Kolbenbolzen k des gemeinsamen Kolbens drehbar gelagert sind.Zweckentsprechend ist ein Pleuel 3 am Kolbenbolzen if gabelförmig ausgebildet und das andereCrankshafts 1, parallel to the piston pin plane, are always at the same height and symmetrical to the cylinder axis. Connecting rods 3 of the same length are arranged on each of the opposite crank pins 2 of both crankshafts 1, which are rotatably mounted there and on the piston pin k of the common piston 3 on the piston pin if fork-shaped and the other

ZfO Pleuel 3 in dieser Gabelöffnung angeordnet,um eine symmetrische Kraftübertragung zu gewährleisten (Fig.2).ZfO connecting rod 3 arranged in this fork opening to a symmetrical Ensure power transmission (Fig. 2).

Zum Ausgleich geringfügiger Toleranzen der Pleuelbewegungen kann der gemeinsame Kolbenbolzen Zf mittels untereinander verbundenen Exzenterringen 6 als Schwinghebel ausgebildet werden,wobei entwederTo compensate for slight tolerances in the movements of the connecting rod, the common piston pin Zf can be connected to one another by means of Eccentric rings 6 are designed as rocker arms, either

Zf5 die Exzenterringe 6 auf dent Kolbenbolzen Zf drehbar gelagert sind, oder aber mit dem· Kolbenbolzen k verbunden und dieser im Kolben 5 drehbar gelagert ist (Fig.3).Zf5 the eccentric rings 6 are rotatably mounted on the piston pin Zf, or else connected to the piston pin k and this is rotatably mounted in the piston 5 (FIG. 3).

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin,im Kolben 5 für jedes der beiden Pleuel 3 einen separaten Kolbenbolzen anzuordnen (Fig.Zf).Another option is to use in the piston 5 for to arrange a separate piston pin for each of the two connecting rods 3 (Fig.Zf).

Funktionfunction

Bei zweckentsprechender Drehrichtung der Kurbelwellen 1 verlaufen die Kurbelzapfen 2 beim Einwärtshub des Kolbens 5 aussenseitig zum Zylinder- hin und beim Auswärtshub innenseitig vom Zylinder weg.With an appropriate direction of rotation of the crankshafts 1, the crank pins 2 run on the inward stroke of the piston 5 on the outside to Cylinder towards and on the outward stroke on the inside away from the cylinder.

Beim Auswärtshub des Kolbens 5 ist der Weg der Kurbelzapfen 2,in Abhängigkeit von der Länge der Pleuel 3 und dem Abstand der Kurbel» wellen 1 und der Kurbelzapfen 2 voneinander,um den Winkelbetrag OC größer als der halbe Kreisumfang des von den Kurbelzapfen bei einer Umdrehung der Kurbelwelle beschriebenen Kreises.Entsprechend ist der Weg der Kurbelzapfen 2 beim Einwärtshub des Kolbens 5 um den WinkelbetragOC kleiner als der halbe Kreisumfang.Die Hubhöhe H des Kolbens 5 ist dabei größer als der Durchmesser der Kreisbewegung der Kurbelzapfen 2.
Bei gleichmäßiger Umdrehung der Kurbelwellen 1 ergibt sich somit ein zeitlich verlängerter Kolbenhub H für den Ansaug- und den /Jxpansionstakt und ein zeitlich verkürzter Kolbenhub H für den Ausstoß- und den Verdichtungstakt.(Fig«5)· Die auftretenden Kräfte auf den Kolben 5 werden über den Kolbenbolzen Zf je zur Hälfte auf die Pleuel 3 und die Kurbelzapfen 2 der ο Kurbelwellen 1 übertragen,ohne Kolben 5 und Zylinderwandflächen durch Seitenkräfte zu belasten.
On the outward stroke of the piston 5, the path of the crank pin 2, depending on the length of the connecting rod 3 and the distance between the crankshafts 1 and the crank pin 2, is greater than half the circumference of the crank pin in one revolution by the angular amount OC Correspondingly, the path of the crank pin 2 on the inward stroke of the piston 5 by the angular amount OC is less than half the circumference. The stroke height H of the piston 5 is greater than the diameter of the circular movement of the crank pin 2.
With uniform rotation of the crankshafts 1 there is thus a longer piston stroke H for the intake and expansion stroke and a shorter piston stroke H for the exhaust and compression stroke Transferred half of each to the connecting rod 3 and the crank pin 2 of the ο crankshaft 1 via the piston pin Zf, without loading the piston 5 and cylinder wall surfaces with lateral forces.

Dipl.-Ing.Alfred Wildanger
Doppelwellen-Motor
Dipl.-Ing.Alfred Wildanger
Twin shaft motor

Der Kolbenhub H kann im Bereich des oberen Totpunktes OT und des unteren Totpunktes UT gezielt verzögert werden,indem die Kurbelzapfen 2 im Drehsinne geringfügig gegeneinander versetzt werden, wobei die Differenzen an den Pleuelenden jeweils durch Schwenkbewegungen des als Schwinghebel (Fig.3) ausgebildeten Kolbenbolzens ausgeglichen werden.The piston stroke H can be in the area of the top dead center OT and the Bottom dead center BDC can be deliberately delayed by the crank pin 2 are slightly offset from one another in the sense of rotation, the differences at the ends of the connecting rods being caused by pivoting movements of the piston pin designed as a rocker arm (Fig. 3) be balanced.

Die übrigen Bauteile entsprechen den bekannter,herkömmlicher Hubkolben-VerbrennuHigsmotore. The other components correspond to the known, conventional reciprocating internal combustion engines.

Die wesentlichen Vorteile des Doppelwellen-Motors gemäß der Erfindung1 gegenüber herkömmlichen Hubkolben-Verbrennungsmotoren sind:The main advantages of the double-shaft engine according to the invention 1 compared to conventional reciprocating internal combustion engines are:

der verlängerte Ansaughub,der einen besseren Füllungsgrad der Zylinder mit Frischluft oder Frischgas ermöglicht; . der verlängerte Expansionshub,der sowohl der besseren Ausnutzung der Verbrennungsgase zur Erhöhung des Wirkungsgrades und zur Verbrauchsminderung, als auch zur Erhöhung der Leistung dienen kann; die vermindertervon Seitenkräften unbelastete Reibung des Kolbens an derZylinderwand im Hochtemperaturbereich; die laufruhe,zufolge der symmetrisch gegeneinander schwingenden Massen der Pleuel und der Kurbelwellen.the extended intake stroke, which enables the cylinders to be better filled with fresh air or fresh gas; . the extended expansion stroke, which can serve both to better utilize the combustion gases to increase efficiency and to reduce consumption, as well as to increase output; the reduced r friction of the piston on the cylinder wall, unloaded by side forces, in the high temperature range; the smooth running, due to the symmetrically opposing vibrating masses of the connecting rods and the crankshafts.

Der Doppelwellen-Motor kann sowohl als Ein-Zylinder-Motor als auch als Mehr-Zylinder-5eihenmotor nach dem Otto- oder Diesel-Prinzip im Zweitakt- oder Viertakt-Verfahren,oder auch als Pumpe oder Verdichter Verwendung finden.The twin-shaft engine can be used as a single-cylinder engine as well as a multi-cylinder in-line engine based on the Otto or diesel principle in the two-stroke or four-stroke process, or as a pump or Find compressor use.

In der Zeichnung ist der Doppelwellen-Motor in vereinfachter Weise dargestellt:
Fig.1 Schnitt durch den Doppelwellen-Motor ohne Kurbelgehäuse,
In the drawing, the double-shaft motor is shown in a simplified way:
Fig. 1 Section through the double-shaft engine without crankcase,

Zylinderkopf und sonstige bekannten Bauteile,wobei sich die Kurbelzapfen in größter Annäherung befinden. 1 oo Fig.2 Lagerung der Pleuel 3 auf dem Kolbenbolzen if.Cylinder head and other known components, whereby the Crank pins are in the closest proximity. 1 oo Fig.2 Bearing of the connecting rod 3 on the piston pin if.

Fig.3 Anordnung der Exzenterringe 6 auf dem Kolbenbolzen 4 als Schwinghebel.Fig. 3 arrangement of the eccentric rings 6 on the piston pin 4 as Rocker arm.

Fig.k Anordnung zweier Kolbenbolzen k im Kolben 5 (schematisch) Fig.5 Hubweg H des Kolbens 5 während einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle 1 ab dem unteren Totpunkt UT.Die unterbrochene Linie stellt den Hubweg des Kolbens eines herkömmlichen Hubkolbenmotor:; dar (Sinuskurve) -mit gleicher Hubhöhe.Fig. K Arrangement of two piston pins k in the piston 5 (schematic) Fig. 5 Stroke H of the piston 5 during a full revolution of the crankshaft 1 from bottom dead center BDC. The broken line represents the stroke of the piston of a conventional reciprocating engine :; dar (sine curve) -with the same lifting height.

Claims (1)

Dipl.-Ing.AIfred Wildanger
Doppelwellen-Motor ,„ -
Dipl.-Ing.AIfred Wildanger
Twin shaft motor, "-
3238G303238G30 Doppelwellen· - Motor, gekennzeichnet dadurch,daß in einem, herkömmlichen Hubkolbenmotoren mit aufgesetztem Zylinderblock ähnlichen Kurbelgehäuse,zwei spiegelgleiche Kurbelwellen 1 parallelliegend,kraftschlUssig und gegenläufig drehbar durch Zahnräder oder ähnlich miteinander verbunden und symmetrisch zu den Zylinderachsen derart angeordnet sind,daß die radial gegenüberliegenden Kurbelzapfen 2 beider Kurbelwellen 1 in. jeder Drehphase in etwa gleicher Höhe zur Kolbenbolzenebene stehen (Fig.1) und die jeweils gegenüberliegenden beiden Pleuel 3 der Kurbelwellen 1 mit dem gemeinsamen Kolben 5 über den gemeinsamen Kolbenbolzen if ,welcher auch als Schwing» hebel·ausgebildet sein kann ('Fig.3) »drehbar verbunden sind, wobei jeweils ein Pleuel 3 am Kolbenbolzen if gegabelt ist, während das jeweils andere Pleuel 3 in dieser Gabelöffnung angeordnet ist (Fig.2)Double shaft motor, characterized in that in one, conventional reciprocating piston engines with an attached cylinder block-like crankcase, two mirror-identical crankshafts 1 parallel, non-positive and rotatable in opposite directions Gears or similar interconnected and symmetrical are arranged to the cylinder axes in such a way that the radially opposite crank pins 2 of both crankshafts 1 in. each phase of rotation are at approximately the same height to the piston pin plane (Fig. 1) and the two opposite each other Connecting rod 3 of the crankshaft 1 with the common piston 5 via the common piston pin if, which is also known as a swing » lever · can be designed ('Fig.3) »are rotatably connected, where a connecting rod 3 is forked on the piston pin if, while the other connecting rod 3 in this fork opening is arranged (Fig. 2) 2» Doppelwellen - Motor nach vorhergehendem Anspruch,gekennzeichnet dadurch ,.daß anstelle des gemeinsamen Kolbenbolzens Zj. für jedes Pleuel 3 ein separater Kolbenbolzen if im gemeinsamen Kolben angeordnet sein kann (Fig,/+) Zo 2 »double-shaft engine according to the preceding claim, characterized in that .that instead of the common piston pin Zj. for each connecting rod 3 a separate piston pin if can be arranged in the common piston (Fig, / +) Zo
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