DE3331636A1 - AGGREGATE CONSISTS OF A PISTON PISTON AND A GEARBOX - Google Patents
AGGREGATE CONSISTS OF A PISTON PISTON AND A GEARBOXInfo
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Getriebetransmission
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, mit einem Gehäuse, einem drehbar in dem Gehäuse gelagerten ersten Getriebeteil, einem linear verschiebbar in dem Gehäuse gelagerten zweiten Getriebeteil und einem Kurvengetriebe, dessen Kurvenbahn die Drehachse des ersten Getriebeteils umschließt und dessen Kurvenfolger mit dem zweiten Getriebeteil verbunden ist, derart, daß das zweite Getriebeteil bei mit gleichbleibender Drehrichtung rotierendem ersten Getriebeteil eine hin- und hergehende Verschiebebewegung ausführt.The invention relates to a transmission, with a housing, a first gear part rotatably mounted in the housing, a second gear part mounted linearly displaceably in the housing Gear part and a cam gear, the cam track encloses the axis of rotation of the first gear part and its Cam follower is connected to the second gear part in such a way that the second gear part with constant Direction of rotation rotating first gear part executes a reciprocating displacement movement.
Bei bekannten Getrieben dieser Art ist an dem ersten, in dem Gehäuse drehbar gelagerten Getriebeteil, beispielsweise einer Welle oder dergleichen, eine Kurvenscheibe befestigt, deren Umfangsfläche die Kurvenbahn bildet. Der Kurvenfolger ist radial zur Welle verschiebbar gelagert. Das bekannte Getriebe benötigt damit relativ viel Platz, insbesondere dann, wenn sowohl die Hinbewegung als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers kraftschlüssig von der Kurvenbahn geführt werden soll. Darüber erzeugt die rotierende Kurvenscheibe Unwuchtschwingungen.In known transmissions of this type is on the first, rotatably mounted in the housing gear part, for example one Shaft or the like, a cam attached, the peripheral surface of which forms the cam track. The curve follower is mounted so that it can be moved radially to the shaft. The known transmission thus requires a relatively large amount of space, in particular when both the outward movement and the forward movement of the cam follower are non-positively guided by the cam track shall be. In addition, the rotating cam generates unbalance vibrations.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das eingangs erläuterte Kurvengetriebe zu verkleinern und im wesentlichen unwuchtfrei zu gestalten.It is the object of the invention to provide the cam mechanism explained at the beginning to be made smaller and essentially unbalance-free.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Getriebeteil gleichachsig zum ersten Getriebeteil drehbar in dem Gehäuse gelagert und drehfest aber in Richtung der Drehachse verschiebbar mit dem ersten Getriebeteil gekuppelt ist, daß die Kurvenbahn feststehend am Gehäuse angeordnet ist und in Richtung der Drehachse ansteigende bzw. abfallende Schubflächen hat und daß der Kurvenfolger bezüglich der Drehachse des zweiten Getriebeteils drehfest mit diesen verbunden ist.This object is achieved in that the second gear part coaxially to the first gear part rotatably mounted in the housing and non-rotatably but in the direction the axis of rotation is slidably coupled to the first transmission part so that the cam track is stationary on the housing is arranged and has increasing or decreasing thrust surfaces in the direction of the axis of rotation and that the Cam follower is rotatably connected to this with respect to the axis of rotation of the second transmission part.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kurvengetrieben bewegt sich der Kurvenfolger, während die Kurvenbahn ortsfest bleibt. Die Unwucht herkömmlicher Kurvengetriebe wird damit vermieden. Zudem sind die bewegten Massen kleiner als bei vergleichbaren herkömmlichen Kurvengetrieben. Da sich der Kurvenfolger in Richtung der Drehachse des drehbaren Getriebeteils hin- und herbewegt, sind die Abmessungen des Getriebes relativ klein.In contrast to conventional cam drives, the cam follower moves while the cam track remains stationary. This avoids the imbalance of conventional cam gears. In addition, the moving masses are smaller than with comparable conventional cam gears. Since the Cam follower moved back and forth in the direction of the axis of rotation of the rotatable transmission part, are the dimensions of the Gearbox relatively small.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Getrie beteil als in dem Gehäuse drehbar aber axial fest gelagertes Zahnrad ausgebildet. Das zweite Getriebeteil umfaßt eine in Verschieberichtung langgestreckte Stange mit Polygonquerschnitt, vorzugsweise Dreiecksquerschnitt, die eine den Polygonquerschnitt formschlüssig angepaßte öffnung des Zahnrads verschiebbar durchsetzt. Die Stange kann in einem Gleitlager des Zahnrads gelagert sein.. Vorzugsweise ist in der öffnung des Zahnrads jedoch ein die Stange drehfest aber axial verschiebbar führendes Linearwälzlager angeordnet. Die Wälzkörper sind exzentrisch zur Symmetrielängsebene der Polygonflächen angeordnet, um das Drehmoment übertragen zu können. Bei den Wälzkörpern kann es sich um achsfrei in Käfigen, beispielsweise Käfigen für Endlos-Wälzkörperreihen, geführte Kugeln oder Zylinder handeln;In a preferred embodiment, the first gear is involved as rotatable but axially fixed in the housing Gear formed. The second gear part comprises a rod elongated in the displacement direction with a polygonal cross-section, preferably triangular cross-section, which has an opening of the polygonal cross-section which is positively adapted Gear slidably interspersed. The rod can be mounted in a plain bearing of the gear in the opening of the gear, however, a linear roller bearing which guides the rod in a rotationally fixed but axially displaceable manner is arranged. The rolling elements are arranged eccentrically to the longitudinal plane of symmetry of the polygon surfaces in order to increase the torque to be able to transfer. The rolling elements can be axially free in cages, for example cages for endless rows of rolling elements, trade guided balls or cylinders;
die Wälzkörper können aber auch jeweils für sich an Achsen des Wälzlagers gelagert oder geführt sein.the rolling elements can also be supported or guided on their own on axles of the rolling bearing.
Die Kurvenbahn weist zweckmäßigerweise wenigstens einen um die Drehachse herum sich erstreckenden, in Verschieberichtung ansteigenden Schubflächenabschnitt und wenigstens einen um die Drehachse herum sich erstreckenden, in Verschieberichtung abfallenden Schubflächenabschnitt auf. Die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte sind j eweils paarweise vorgesehen und wechseln sich in ümfangsrichtung ab. Die Zahl der Paare ansteigender und abfallender Schubflächenabschnitte bestimmt die Zahl der Hubbewegungen des Kurvenfolgers pro Umdrehung des sich drehenden Getriebeteils. Zweckmäßigerweise sind wenigstens zwei Paare ansteigender und abfallender Schubflächenabschnitte vorgesehen. Die ansteigenden und abfallenden Schubflächenabschnitte weisen bevorzugt in entgegengesetzte Richtungen, so daß sowohl die Hin- als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers kraftschlüssig von den Schubflächenabschnitten geführt wird.The cam track expediently has at least one extending around the axis of rotation in the displacement direction rising thrust surface section and at least one extending around the axis of rotation, in the displacement direction sloping thrust surface section. The ascending and descending thrust surface sections are each provided in pairs and alternate in the circumferential direction away. The number of pairs of rising and falling thrust surface sections determines the number of lifting movements of the cam follower per revolution of the rotating gear part. Appropriately, at least two pairs are increasing and sloping thrust surface sections are provided. The ascending and descending thrust surface sections preferably point in opposite directions so that both the reciprocating motion of the curve follower is positively guided by the thrust surface sections.
Die Form der Schubflächenabschnitte kann herkömmlich, insbesondere unter Berücksichtigung der Beschleunigungsverhältnisse des Kurvenfolgers, beispielsweise in Sinoidenform, gewählt sein.The shape of the thrust surface sections can be conventional, in particular taking into account the acceleration ratios of the curve follower, for example in sinoid form, be chosen.
Das erfindungsgemäße Getriebe eigenet sich insbesondere für die Umsetzung der Drehbewegung einer Antriebsmaschine in die Linearbewegung des Kolbens einer Kolbenpumpe oder aber für die Umsetzung der Linearbewegung des Kolbens einer Kolben-Brennkraftmaschine in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle. Der Kolben einer solchen Maschine verläuft hierbei zweckmäßigerweise in Richtung der Drehachse des drehbaren Getriebeteils, insbesondere gleichachsig mit ihr.The transmission according to the invention is particularly suitable for the conversion of the rotary movement of a prime mover into the linear movement of the piston of a piston pump or else for converting the linear movement of the piston of a piston internal combustion engine into a rotating movement of a Output shaft. The piston of such a machine expediently runs in the direction of the axis of rotation rotatable transmission part, in particular coaxial with her.
Derartige Kolbenpumpen oder Kolben-Brennkraftmaschinen umfassen Einlaßventile und Auslaßventile. Das zweite Getriebeteil führt nicht nur eine Verschiebebewegung aus, sondern rotiert auch zusammen mit dem ersten Getriebeteil.Such piston pumps or piston internal combustion engines include inlet valves and outlet valves. The second gear part not only performs a shifting movement, but also rotates together with the first transmission part.
Diese Drehbewegung läßt sich zur Steuerung von Drehschieberventilen ausnutzen, deren Drehschieber drehfest aber axial verschiebbar mit dem zweiten Getriebeteil gekuppelt sind. Die Drehschieber sind hierzu zweckmäßigerweise gleichachsig zur Drehachse des zweiten Getriebeteils angeordnet/ beispielsweise an den Stirnseiten der ebenfalls gleichachsig zu dem zweiten Getriebeteil angeordneten Zylindern der Pumpe bzw. Brennkraftmaschine.This rotary movement can be used to control rotary slide valves take advantage of their rotary slide coupled to the second transmission part in a rotationally fixed but axially displaceable manner are. For this purpose, the rotary slides are expediently arranged coaxially to the axis of rotation of the second gear part / for example on the end faces of the cylinders of the pump, which are also arranged coaxially with the second transmission part or internal combustion engine.
0 Die Kolbenpumpe bzw. die Kolben-Brennkraftmaschine kann wenigstens zwei voneinander gesonderte Kolben-Zylinder-Einheiten umfassen/ die in Verschieberichtung des zweiten Getriebeteils nebeneinander angeordnet sind. Die Kolben-Zylinder-Einheiten können hierbei auf einander gegenüberliegenden Seiten des Getriebes vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kolbenpumpe oder die Kolben-Brennkraftmaschine zumindest einen Zylinder aufweist/ der durch den Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt ist, deren Drehschieber-Einlaßventile und Drehschieber-Auslaßventile drehfest an das zweite Getriebeteil gekuppelte Drehschieber aufweisen, derart, daß sowohl die Einlaßventile der beiden Arbeitsräume als auch die Auslaßventile der beiden Arbeitsräume wechselweise geöffnet oder geschlossen sind. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Kolbenpumpen von Vorteil/ da hier sowohl der hingehende als auch der hergehende Kolbenhub als Pumphub ausgenutzt wird. Eine solche Kolbenpumpe hat eine hohe Pumpleistung trotz geringer Abmessungen. Darüber hinaus sind die Pulsationen des gepumpten Fluids gering/ wenn beide Arbeitsräume ausgangsseitig.miteinander verbunden sind. Die vorstehend erläuterte Kolben-Zylinder-Anordnung läßt sich insbesondere bei Viertakt-Brennkraftmaschinen einsetzen. Es ist aber auch die Verwendung als Zweitakt-Brennkraftmaschine möglich.0 The piston pump or the piston internal combustion engine can at least comprise two separate piston-cylinder units / those in the direction of displacement of the second transmission part are arranged side by side. The piston-cylinder units can be on opposite sides of the Transmission be provided. In a preferred embodiment it is provided that the piston pump or the piston internal combustion engine has at least one cylinder / which is divided by the piston into two working spaces, the Rotary slide inlet valves and rotary slide outlet valves have rotary valve rotatably coupled to the second transmission part, such that both the inlet valves of the two Working spaces and the outlet valves of the two working spaces are alternately open or closed. These Embodiment is particularly advantageous for piston pumps / since here both the going and the going Piston stroke is used as a pump stroke. Such a piston pump has a high pumping capacity despite its small dimensions. In addition, the pulsations of the pumped fluid are low / if both working spaces are on the output side with one another are connected. The piston-cylinder arrangement explained above can be used in particular in four-stroke internal combustion engines insert. However, it can also be used as a two-stroke internal combustion engine.
Eine andere Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine, die vorteilhaft in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Getriebe eingesetzt werden kann, ist aus der DE-OS 30 29 287 bekannt.Another two-stroke piston internal combustion engine , which can be used advantageously in connection with the transmission according to the invention, is known from DE-OS 30 29 287.
Diese Brennkraftmaschine ist als Zweitakt-Brennkraftmaschine ausgebildet und weist drei gleichachsig angeordnete, gegeneinander abgedichtete Zylinderkammern auf, in welchen je einer von drei über eine Kolbenstange in Verschieberichtung fest miteinander verbundenen Kolben verschiebbar angeordnet ist. Die mittlere Zylinderkammer ist durch den mittleren Kolben in zwei Räume unterteilt. Die Kolben steuern jeweils Ventilschlitze ihrer Zylinderkammern und, gegebenenfalls in Verbindung mit der Kolbenstange, Überströmkanäle zwischen benachbarten Zylinderkammern. Bei dieser Brennkraftmaschine bilden die beiden äußeren Zylinderkammern die Brennräume, während die mittlere Zylinderkammer durch den mittleren Kolben in zwei Vorverdichterräume unterteilt ist. Diese Anordnungsweise führt zu gewissen Schwierigkeiten bei der Kraftabnahme, da diese auf der Seite der "heißen" Brennräume erfolgt.This internal combustion engine is designed as a two-stroke internal combustion engine and has three coaxially arranged one against the other sealed cylinder chambers, in each of which one of three over a piston rod in the direction of displacement firmly interconnected piston is slidably arranged. The middle cylinder chamber is through the middle one Piston divided into two spaces. The pistons each control valve slots of their cylinder chambers and, if necessary in connection with the piston rod, transfer channels between adjacent cylinder chambers. In this internal combustion engine the two outer cylinder chambers form the combustion chambers, while the middle cylinder chamber is divided into two supercharging chambers by the middle piston. These Arrangement leads to certain difficulties in the power take-off, since this is on the side of the "hot" combustion chambers he follows.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bevorzugt vorgesehen, daß der mittlere Kolben die mittlere Zylinderkammer in zwei Brennräume unterteilt und wenigstens einen beiden Brennräumen gemeinsamen oder mehrere gesonderte Auslaß-Ventilschlitze steuert und daß die beiden außenliegenden Zylinderkammern mit Einlaßventilschlitzen versehene Vorverdichterräume bilden, die die Brennräume wechselweise beschicken.To avoid this disadvantage, it is preferably provided that the central piston, the central cylinder chamber in two Combustion chambers divided and at least one of the two combustion chambers common or several separate exhaust valve slots controls and that the two outer cylinder chambers provided with inlet valve slots supercharger chambers form that alternately feed the combustion chambers.
Eine derartige Brennkraftmaschine kann auch mit einem anderen als dem vorerwähnten Getriebe betrieben werden. Sie kann auch direkt mit dan Kolben einer Kolbenpumpe oder sonstigen Arbeitsmaschine, die die hin- und hergehende Bewegung der drei Kolben ausnutzen kann, unmittelbar gekuppelt sein. Die Brennkraftmaschine ist 0 hierbei bevorzugt fest mit der Arbeitsmaschine verbunden.Such an internal combustion engine can also be used with another be operated as the aforementioned transmission. It can also be connected directly to the piston of a piston pump or other working machine, which can take advantage of the reciprocating movement of the three pistons, be directly coupled. The internal combustion engine is 0 here preferably firmly connected to the machine.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings. It shows
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Getriebe-5 Kolbenpumpen-Einheit;1 shows a schematic longitudinal section through a gear-5 piston pump unit;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit der Fig. 1 gesehen entlang einer Linie II-II;FIG. 2 shows a cross section through the transmission piston pump unit of FIG. 1, seen along a line II-II; FIG.
Fig. 3 eine Abwicklung des Innenmantels eines mit einer Kurvenbahn versehenen zylindrischen Gehäuseteils der Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit der Fig. 1;3 shows a development of the inner jacket of a cylindrical housing part provided with a cam track the transmission piston pump unit of FIG. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit der Fig. 1, gesehen entlang einer Linie IV-IV;FIG. 4 shows a cross section through the transmission piston pump unit of FIG. 1, seen along a line IV-IV;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer in der Einheit nach Fig. 1 verwendbaren Kolbenpumpe und5 shows a longitudinal section through another embodiment a piston pump which can be used in the unit according to FIG. 1 and
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung mit einem Getriebe gemäß der Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit der Fig. 1.6 shows a longitudinal section through a two-stroke internal combustion engine, in particular for use with a Transmission according to the transmission piston pump unit of FIG. 1.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit umfaßt ein Getriebe 1 und eine daran angeflanschte Kolbenpumpe 3. In einem Gehäuse 5 des Getriebes 1 ist drehbar eine Eingangswelle 7 gelagert, auf der drehfest ein Ritzel 9 sitzt. Das Ritzel 9 kämmt mit einem Zahnrad 11, welches axial beiderseits an Kugellagern 13 um eine Drehachse 15 drehbar in dem Gehäuse 5 gelagert ist.The transmission piston pump unit shown schematically in FIG. 1 comprises a gear 1 and a piston pump 3 flanged to it. In a housing 5 of the gear 1 is rotatable an input shaft 7 is mounted on which a pinion 9 is seated in a rotationally fixed manner. The pinion 9 meshes with a gear 11, which is mounted axially on both sides on ball bearings 13 rotatably about an axis of rotation 15 in the housing 5.
.Eine langgestreckte Stange 17 mit dreieckförmigem Querschnitt und ebenflächigen Polygonflächen 19 durchsetzt, wie am besten Fig. 2 zeigt, eine zentrische öffnung 21 des Zahnrads 11. Wälzkörper 23 eines • Linearwälzlagers führen die Stange 17 drehfest, aber axial verschiebbar in dem Zahnrad 11. Die Wälzkörper 23 sind hierzu exzentrisch zur Längssymmetrieebene jeder Polygonfläche 19 angeordnet, um die Drehmomentübertragung sicherzustellen. Bei dem Linear-Wälzlager kann es sich um ein Wälzlager nach Art einer Kugelbüchse mit endlosen Wälzkörperreihen handeln. Die Wälzkörper 23 können aber auch als achsgelagerte Rollen oder dergleichen ausgebildet sein..An elongated rod 17 interspersed with a triangular cross-section and flat polygonal surfaces 19, as best shown in FIG central opening 21 of the gear 11 • Linear rolling bearings guide the rod 17 in a rotationally fixed, but axially displaceable manner in the gear 11. The rolling elements 23 are for this purpose arranged eccentrically to the longitudinal plane of symmetry of each polygonal surface 19 in order to ensure the transmission of torque. The linear roller bearing can be a roller bearing in the manner of a spherical bushing with endless rows of rolling elements Act. The rolling elements 23 can, however, also be designed as axially mounted rollers or the like.
Die Stange 17 ist mit einem Kurvenfolger 25 eines Kurvengetriebes 27 drehfest verbunden. Der Kurvenfolger 25 verfolgt kraftschlüssig eine am Innenmantel eines hohlzylindrischen Gehäuseteils 29 als Nut vorgesehene Kurvenbahn 31. Die Kurvenbahn 31 umschließt gleichachsig die Drehachse 15 des Zahnrads 11 und damit der Stange 17 sowie des Kurvenfolgers 25. Wie am besten die Abwicklung des Innenmantels des Gehäuseteils 29 in Fig. 3 zeigt, besteht die Kurvenbahn 31 aus in ümfangsrichtung abwechselnd paarweise auf-The rod 17 is connected in a rotationally fixed manner to a cam follower 25 of a cam gear 27. The curve follower 25 follows non-positively a cam path 31 provided as a groove on the inner casing of a hollow cylindrical housing part 29 Cam track 31 coaxially encloses the axis of rotation 15 of the gear 11 and thus the rod 17 and the cam follower 25. As best shown by the development of the inner jacket of the housing part 29 in FIG. 3, there is a curved path 31 off in the circumferential direction alternately in pairs
1Ό einanderfolgenden, ansteigenden Schubflächenabschnitten 33 und abfallenden Schubflächenabschnitten 35. Die Anzahl der Schubflächenabschnittspaare bestimmt die Zahl der Hin- und Herbewegungen des Kurvenfolgers 25 und damit der Stange 17 pro Umdrehung des Zahnrads 11. Die ansteigenden Schub-1Ό successive, rising thrust surface sections 33 and sloping thrust surface sections 35. The number of thrust surface section pairs determines the number of backward and backward movements of the cam follower 25 and thus the rod 17 per revolution of the gear 11. The increasing thrust
.15 flächenabschnitte 33 und die abfallenden Schubflächenabschnitte 35 weisen in Richtung der Drehachse 15 gegeneinander, so daß sowohl die Hinbewegung als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers 25 kraftschlüssig erfolgt. Die Kurvenbahn 31 kann beispielsweise Sinoidenform haben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Schubflächenabschnittspaare vorgesehen. Andere Paarzahlen sind möglich. Desgleichen weist der Kurvenfolger 25, wie Fig. 1 zeigt, zwei diametral gegenüberliegende Folgerarme 37 auf, die an ihren radial äußeren Enden um radiale Drehachsen drehbare, in die Kurvenbahn 31 eingreifende Rollen 39 tragen. Wenngleich ein einziger dieser Folgerarme 37 ausreicht, so sind doch zur besseren Kraftübertragung soviele Folgerarme vorgesehen, wie Schubflächenabschnittspaare vorhanden sind..15 surface sections 33 and the sloping thrust surface sections 35 point towards each other in the direction of the axis of rotation 15, so that both the forward movement and the backward movement of the cam follower 25 take place in a non-positive manner. the Curved path 31 can, for example, have a sinoid shape. In the illustrated embodiment, there are two pairs of thrust surface sections intended. Other pair numbers are possible. Likewise, the curve follower 25, as shown in FIG. 1, two diametrically opposite follower arms 37 which are rotatable at their radially outer ends about radial axes of rotation, in the cam 31 engaging rollers 39 carry. Even though a single one of these follower arms 37 is sufficient, as many follower arms as there are pairs of thrust surface sections are provided for better power transmission are.
Die Kolbenpumpe 3 umfaßt einen Zylinder 41, in welchem ein zur Drehachse 15 gleichachsiger Kolben 43 in Richtung der Drehachse 15 verschiebbar angeordnet ist. Eine drehbar an dem Zylinder 41 gelagerte Kolbenstange 45 des Kolbens 43 ist fest mit der Stange 17 verbunden. Die Kolbenstange 45 trägt Schiebekeile 47, die axial verschiebbar in axialen Nuten 49 eines Drehschiebers 51 geführt sind und die KolbenThe piston pump 3 includes a cylinder 41, in which a Piston 43 coaxial to the axis of rotation 15 is arranged displaceably in the direction of the axis of rotation 15. One rotatable The piston rod 45 of the piston 43, which is mounted on the cylinder 41, is firmly connected to the rod 17. The piston rod 45 carries sliding wedges 47, which are guided axially displaceably in axial grooves 49 of a rotary valve 51, and the pistons
stange 45 drehfest aber axial verschiebbar mit dem Drehschieber 51 kuppeln. Der Drehschieber 51 sitzt drehbar, jedoch axial fest vor einer gatriebeseitigen Stirnseite des Zylinders 41 und weist entsprechend der Anzahl an Schubflächenabschnittspaaren Einlaßschlitze 53 und Auslaßschlitze 55, wie dies am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, auf. Die Einlaßschlitze 53 steuern die Verbindung einer Einlaßöffnung 57 des Zylinders 41 mit einem Einlaßkanal 59. Die Auslaßschlitze 55 steuern die Verbindung einer Auslaßöffnung 61 und eines Auslaßkanals 63. Die Einlaßschlitze 53 und Auslaßschlitze 55 sind sowohl in Umfangsrichtung als auch radial gegeneinander versetzt, derart, daß die Einlaßöffnung 57 und die Auslaßöffnung 61 wechselweise geöffnet sind, bzw. geschlossen sind.Couple the rod 45 to the rotary slide valve 51 in a rotationally fixed but axially displaceable manner. The rotary valve 51 is rotatable, but axially fixed in front of an end face on the gate drive side of the cylinder 41 and has inlet slots 53 and outlet slots corresponding to the number of pairs of thrust surface sections 55, as can best be seen from FIG. 4, on. The inlet slots 53 control the connection an inlet port 57 of the cylinder 41 with an inlet channel 59. The outlet slots 55 control the connection an outlet port 61 and an outlet channel 63. The inlet slots 53 and outlet slots 55 are both shown in FIG Circumferentially and radially offset from one another in such a way that the inlet opening 57 and the outlet opening 61 are alternately open or closed.
Der Kolben 43 kann fest auf der Kolbenstange 45 sitzen, er kann aber auch drehbar an dieser gelagert sein. Mit 65 ist in Fig. 1 eine Entlüftungsöffnung auf der dem Drehschieber 51. abgewandten Kolbenseite des Zylinders 41 bezeichnet. The piston 43 can sit firmly on the piston rod 45, but it can also be rotatably mounted on the latter. At 65 In FIG. 1, a vent opening on the piston side of the cylinder 41 facing away from the rotary slide valve 51 is designated.
Die Getriebe-Kolbenpumpen-Einheit arbeitet wie folgt: Beim Drehantrieb der Eingangswelle 7 wird die Stange 17 über das Ritzel 9 und das Zahnrad 11 mit gleichbleibendem Drehsinn um die Drehachse 15 angetrieben. Der mit der Stange 15 axial fest verbundene Kolben 43 führt, gesteuert durch das Kurvengetriebe 27,hin- und hergehende Hubbewegungen aus und zwar entsprechend der Zahl der Schubflächenabschnittspaare zwei vollständige Hubbewegungen pro Umdrehung des ZahnradsThe gear-piston pump unit works as follows: When the input shaft 7 is rotated, the rod 17 Driven by the pinion 9 and the gear 11 with a constant direction of rotation about the axis of rotation 15. The one with the pole 15 axially fixed piston 43 performs, controlled by the cam gear 27, reciprocating stroke movements namely two complete stroke movements per revolution of the gear corresponding to the number of pairs of thrust surface sections
11. Der drehfest mit der Stange 17 gekuppelte Drehschieber 45 öffnet mit Beginn der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Saugphase die Einlaßöffnung 57, während die Auslaßöffnung 61 geschlossen ist. In der anderen Umkehrstellung des Kurvengetriebes 27, das heißt bei zwei Schubflächenabschnittspaaren nach einer Viertelumdrehung des Zahnrads 11, schließt der Drehschieber 51 die Einlaßöffnung 57 und öffnet die Auslaßöffnung 61 .11. The rotary valve 45, which is non-rotatably coupled to the rod 17, opens at the beginning of the position shown in FIGS. 1 and 4 Suction phase the inlet port 57, while the outlet port 61 is closed. In the other reverse position of the cam gear 27, that is to say with two pairs of thrust surface sections after a quarter turn of the gear wheel 11, closes the rotary valve 51 the inlet port 57 and opens the outlet port 61.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Kolbenpumpe 101, die anstelle der Kolbenpumpe 3 über ein Getriebe 1 gemäß Fig. 1 angetrieben werden kann. Die Kolbenpumpe 101 unterscheidet sich von der Kolbenpumpe 3 der Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß ihr Zylinder 103 durch einen Kolben 105 in zwei Arbeitsräume 107, 109 unterteilt ist, und die Arbeitsräume so gesteuert werden, daß sie wechselweise im Saugbetrieb oder wechselweise im Druckbetrieb arbeiten. Eine drehbar in dem Zylinder 103 und dem Kolben 105 gelagerte Kolbenstange 111 ist wiederum fest mit der Stange 17 des Getriebes 1 verbunden. Der Arbeitsraum 107 wird von einem Drehschieber 113 gesteuert, der drehbar aber axial fest vor der den Arbeitsraum 107 begrenzenden Stirnwand des Zylinders 103 gleichachsig zur Kolbenstange 111 angeordnet ist. Die Kolbenstange 111 trägt feststehende Schiebekeile 115, die in axialen Nuten 117 des Drehschiebers verschiebbar sitzen und die Kolbenstange 111 drehfest aber axial verschiebbar mit dem Drehschieber 113 kuppeln. Der Drehschieber 117 weist wiederum Einlaßschlitze 119 auf, die die Verbindung einer Einlaßöffnung 121 des Arbeitsraums 107 zu einem Einlaßkanal 123 steuern. Radial und winkelversetzt zu den Einlaßschlitzen 119 weist der Drehschieber 113 Auslaßschlitze 125 auf, die eine Auslaßöffnung 127 des Arbeitsraums 107 mit einem Auslaßkanal verbinden.Fig. 5 shows another embodiment of a piston pump 101, which can be driven via a gear 1 according to FIG. 1 instead of the piston pump 3. The piston pump 101 differs from the piston pump 3 of FIG. 1 essentially only in that its cylinder 103 by a Piston 105 is divided into two working spaces 107, 109, and the work rooms are controlled so that they alternate work in suction mode or alternately in pressure mode. One rotatable in the cylinder 103 and the piston 105 mounted piston rod 111 is in turn fixed to the Rod 17 of the transmission 1 connected. The working space 107 is controlled by a rotary valve 113 which is rotatable but axially fixed in front of the end wall of the cylinder 103 delimiting the working space 107, coaxially with the piston rod 111 is arranged. The piston rod 111 carries stationary sliding wedges 115 which are in axial grooves 117 of the rotary valve sit displaceably and couple the piston rod 111 in a rotationally fixed but axially displaceable manner with the rotary slide valve 113. The rotary valve 117 in turn has inlet slots 119 which connect an inlet opening 121 of the working space 107 to an inlet port 123 steer. Radially and angularly offset to the inlet slots 119 has the Rotary valve 113 outlet slots 125 which have an outlet opening 127 of the working space 107 with an outlet channel associate.
Die Kolbenstange 111 durchsetzt den Kolben 105 und ragt durch den anderen Arbeitsraum 109 hindurch zur getriebefernen Seite des Zylinders 103. Auf dieser Seite sitzt spiegelbildlich ein weiterer Drehschieber 131, der über kolbenstangenfeste Schiebekeile 133, die in axialen Nuten 135 des Drehschiebers 131 geführt sind, drehfest aber axial verschiebbar mit dem Drehschieber 131 gekuppelt ist. Der Drehschieber 131 umfaßt Auslaßschlitze 137 zur Steuerung der Verbindung einer Auslaßöffnung 139 des Arbeitsraums 109 mit einem Auslaßkanal 141 und Einlaßschlitze zur Steuerung der Verbindung einer Einlaßöffnung 145 mitThe piston rod 111 passes through the piston 105 and protrudes through the other working chamber 109 to the remote from the transmission Side of the cylinder 103. On this side, a mirror image of a further rotary valve 131 sits, which over Slide wedges 133 which are fixed to the piston rod and which are guided in axial grooves 135 of the rotary slide 131, but non-rotatably is coupled to the rotary valve 131 so as to be axially displaceable. The rotary valve 131 includes outlet slots 137 for control the connection of an outlet opening 139 of the working space 109 with an outlet channel 141 and inlet slots to control the connection of an inlet port 145 with
einem Einlaßkanal 147. Die Schlitze der Drehschieber 113 und 131 sind relativ zueinander so angeordnet, daß sich die Druckphasen und Saugphasen in jedem der beiden Arbeitsräume 107, 109 abwechseln und zwar so, daß stets nur einer der beiden Arbeitsräume in seiner Saugphase und der jeweils andere in seiner Druckphase betrieben wird.an inlet channel 147. The slots of the rotary valve 113 and 131 are arranged relative to one another in such a way that the pressure phases and suction phases alternate in each of the two working spaces 107, 109 in such a way that there is always only one of the two working spaces is operated in its suction phase and the other in its pressure phase.
Die vorstehend erläuterte Kolbenpumpe unterscheidet sich von der Kolbenpumpe der Fig. 1 bis 4 im wesentlichen nur durch die doppelte Ausnutzung ihres Zylinders 103 durch einen Kolben 105, der den Zylinder 103 in zwei phasenverschoben wirksame Arbeitsräume unterteilt. Zur weiteren Erläuterung wird deshalb auf die Beschreibung der Fig. 1 bis 4 verwiesen. Im einzelnen entsprechen sich die Zylinder 41 und 103, die Kolben 43 und 105, die Kolbenstangen 45 und 111, die Schiebekeile 47 und 115, 133, die Führungsnuten 49 und 117, 131, die Drehschieber 51 und 113, 131, die Einlaßschlitze 53 und 119, 143, die Auslaßschlitze 55 und 125, 137, die Einlaßöffnungen 57 und 121, 145, die Einlaßkanäle 5 9 und 0 123, 147, die Auslaßöffnungen 61 und 127, 139, und die Auslaßkanäle 63 und 129, 141.The piston pump explained above differs from the piston pump of FIGS. 1 to 4 essentially only by the double use of its cylinder 103 by a piston 105 which phase shifted the cylinder 103 in two effective workspaces divided. For a further explanation, therefore, reference is made to the description of FIG. 1 referenced to 4. In detail, the cylinders 41 and 103 correspond, the pistons 43 and 105, the piston rods 45 and 111, the sliding wedges 47 and 115, 133, the guide grooves 49 and 117, 131, the rotary valves 51 and 113, 131, the inlet slots 53 and 119, 143, the outlet slots 55 and 125, 137, the Inlet ports 57 and 121, 145, the inlet channels 5 9 and 0 123, 147, the outlet ports 61 and 127, 139, and the Outlet channels 63 and 129, 141.
Die grundsätzliche Konstruktion der in Fig. 5 dargestellten Kolbenpumpe kann für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Viertakt-Brennkraftmaschine ausgenutzt werden. Für einen Ottomotor sind bei 151 und 153 Zündkerzen angedeutet, die das über Einlaßkanäle 123 und 141 z.B. aus Vergasern zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch, wechselweise zünden. Fig. 5 zeigt den Brennraum 107 in der Ansaugphase bei geöffneter Einlaßöffnung 121. Die Einlaßschlitze 119 und Auslaßschlitze 125 des Drehschiebers 113 sind so angeordnet, daß der Brennraum während der nachfolgenden Verdichtungsphase und der darauffolgenden Arbeitsphase geschlossen ist. Auf die Arbeitsphase folgt die Auspuffphase, in der die Auslaßöffnung 127 geöffnet ist. Die in gleicher Reihenfolge ablaufenden Phasen des Arbeitsraums 109 sind gegenüber den Phasen des Arbeitsraums 107 phasenverschoben. InThe basic construction of the piston pump shown in FIG. 5 can be used for an internal combustion engine, in particular a four-stroke internal combustion engine can be used. For a gasoline engine are indicated at 151 and 153 spark plugs, which do this via inlet ducts 123 and 141, e.g. from carburetors supplied air-fuel mixture, ignite alternately. 5 shows the combustion chamber 107 in the intake phase when it is open Inlet port 121. Inlet slots 119 and Outlet slots 125 of rotary valve 113 are arranged so that the combustion chamber is closed during the subsequent compression phase and the subsequent work phase is. The working phase is followed by the exhaust phase in which the outlet port 127 is open. The phases of the work space 109 running in the same order are opposite the phases of the work space 107 out of phase. In
der Stellung nach Fig. 5 befindet sich der Arbeitsraum in der Auspuffphase,! in der die Auslaßöffnung 139 geöffnet ist. An diese Phase schließen sich die Ansaugphase, die Verdichtungsphase und schließlich die Arbeitsphase an. Anstelle der in Fig. 5 dargestellten Auspuffphase des Arbeitsraums 109 kann durch geeignete Anordnung des Drehschiebers 131 der Ansaugphase des Arbeitsraums 107 auch die Verdichtungsphase des Arbeitsraums 109 zugeordnet werden.the position according to Fig. 5, the working space is in the exhaust phase! in which the outlet port 139 is opened is. This phase is followed by the suction phase, the compression phase and finally the work phase. Instead of the exhaust phase of the working space shown in FIG. 5 109, through a suitable arrangement of the rotary slide valve 131, can also initiate the intake phase of the working chamber 107 the compression phase of the work space 109 can be assigned.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine 201, deren Kolbenhubbewegung vorzugsweise über ein Getriebe der in Fig. 1 dargestellten Art in die Drehbewegung einer Abtriebswelle umgesetzt wird. Die Kolbenhubbewegung der Brennkraftmaschine 201 kann aber auch durch andere Getriebekonstruktionen in eine Drehbewegung umgesetzt werden, oder aber direkt zum Antrieb einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Kolbenpumpe eingesetzt werden.Fig. 6 shows a longitudinal section through a two-stroke internal combustion engine 201, the piston stroke movement of which is preferably converted into the Rotary movement of an output shaft is implemented. The piston stroke movement the internal combustion engine 201 can, however, also rotate through other gear constructions be implemented, or used directly to drive a work machine, in particular a piston pump.
Die Brennkraftmaschine 201 weist drei gleichachsig nebeneinander angeordnete Zylinderkammern 203, 205 und 207 auf, in denen je ein Kolben 209, 211 bzw. 213 abgedichtet verschiebbar ist. Die Kolben 209, 211, 213 sind axial fest mit einer gemeinsamen Kolbenstange 215 verbunden. Der mittlere Kolben 211 unterteilt die mittlere Zylinderkammer in zwei Brennräume 217, 219 und steuert eine, gegebenenfalls mehrere axial mittig angeordnete Auspufföffnungen 221. Die beiden äußeren Zylinderkammern 203, 207 umgrenzen zusammen mit den darin angeordneten Kolben 2 09, 213 einerseits und zur Kolbenstange 215 abgedichteten Zylinderkammer-Trennwänden 223 bzw. 225 jeweils Vorverdichterräume 227 bzw. 229. Die beiden äußeren Kolben 209, 213 steuern in die Zylinderkammern 203, 207 führende Einlaßschlitze 231, 233. In der Kolbenstange 215 sind darüber hinaus zwischen dem mittleren Kolben 211 und jedem der beiden äußeren Kolben 209 bzw. 213 Überströmkanäle 235 bzw. 237 vorgesehen, über die vorverdichtete Luft oder vorverdichtetes Gemisch aus den VorverdichterräumenThe internal combustion engine 201 has three cylinder chambers 203, 205 and 207 arranged on the same axis next to one another on, in each of which a piston 209, 211 or 213 can be displaced in a sealed manner. The pistons 209, 211, 213 are axially fixed connected to a common piston rod 215. The middle one Piston 211 divides the middle cylinder chamber into two combustion chambers 217, 219 and controls one, if necessary a plurality of axially centrally arranged exhaust openings 221. The two outer cylinder chambers 203, 207 delimit on the one hand together with the pistons 209, 213 arranged therein and cylinder chamber partition walls 223 and 225, respectively, which are sealed off from the piston rod 215, and each of the supercharging chambers 227 and 229, respectively. The two outer pistons 209, 213 control inlet slots leading into the cylinder chambers 203, 207 231, 233. In the piston rod 215 are also between the central piston 211 and each of the two outer pistons 209 and 213 overflow channels 235 and 237 provided over the pre-compressed air or Pre-compressed mixture from the pre-compression rooms
bzw. 229 in die jeweils benachbarten Brennräume 217 bzw. 219 einströmen kann. Zur Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Brennräumen 217, 219 sind Zündkerzen 239, 241 vorgesehen.or 229 can flow into the respective adjacent combustion chambers 217 and 219, respectively. For igniting the air-fuel mixture Spark plugs 239, 241 are provided in the combustion chambers 217, 219.
Die Brennräume 217, 219 werden wechselweise geladen und gespült und wechselweise gezündet. Fig. 6 zeigt den Brennraum 217 im Augenblick der Zündung. Der Einlaßschlitz 231 ist offen, so daß der Vorverdichterraum 227 mit Frischgemisch geladen wird. Der Arbeitstakt treibt die Kolben in Fig. 6 nach rechts, wobei der Einlaßschlitz 231 geschlossen und die Frischladung komprimiert wird. Der Vorverdichtungsdruck steigt solange an, bis der Überströmkanal 235 unter der Zylinderkammer-Trennwand 223 hindurchgewandert ist und den Vorverdichterraum 227 zum Brennraum 217 öffnet. Dieser Zustand ist in Fig. 6 für den Überströmkanal 237 dargestellt. Das vorverdichtete Frischgemisch strömt aus dem Vorverdichterraum 229 über den überströmkanal 237 in den Brennraum 219, während die Abgase über den Auspuffschlitz 221 abströmen. Der Spülvorgang dauert an, bis die Umkehrbewegung des mittleren Kolbens 211 den Auspuffschlitz 221 schließt und die Frischladung erneut in dem Brennraum verdichtet. Die Brennräume 217, 219 werden abwechselnd gezündet. Weiterhin wird während der Verdichtung der Frischladung in einem der Brennräume die Frischladung des' jeweils anderen Brennraums im zugehörigen Vorverdichterraum vorverdichtet. Die Vorverdichterräume sind auf den Außenseiten der Brennräume angeordnet. Damit können den Brennräumen trotz Vorverdichtung relativ kühle Frischladungen zugeführt werden, selbst wenn die Arbeitstemperaturen der Brennräume zur Verbrennung schwer entzündlicher Kraftstoffe höher gewählt werden. Die Kraftabtriebselemente, hier die Kolbenstange 215, sind auf der "kühleren" Außenseite aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine 201 herausgeführt. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Otto-Prinzip oder Diesel-Prinzip arbeiten. Die-Vorverdichtungsdrücke und Kompressionsdrücke können durch geeignete Dur.chmesserverhältnisseThe combustion chambers 217, 219 are alternately loaded and flushed and alternately ignited. 6 shows the combustion chamber 217 at the moment of ignition. The inlet slot 231 is open so that the pre-compression chamber 227 is charged with fresh mixture. The work cycle drives the pistons in 6 to the right, the inlet slot 231 being closed and the fresh charge being compressed. The pre-compression pressure increases until the overflow channel 235 has migrated under the cylinder chamber partition 223 and the supercharging chamber 227 opens to the combustion chamber 217. This state is in FIG. 6 for the overflow channel 237 shown. The pre-compressed fresh mixture flows out of the pre-compression chamber 229 via the overflow channel 237 into the combustion chamber 219, while the exhaust gases flow out via the exhaust port 221. The rinsing process continues until the Reversing movement of the middle piston 211 closes the exhaust port 221 closes and the fresh charge is compressed again in the combustion chamber. The combustion chambers 217, 219 are ignited alternately. Furthermore, during the compression of the fresh charge in one of the combustion chambers, the fresh charge of the 'in each case other combustion chamber in the associated supercharger chamber. The pre-compression rooms are on the outside the combustion chambers arranged. This means that the combustion chambers can have relatively cool fresh charges despite the pre-compression be supplied even if the working temperatures of the Combustion chambers for the combustion of difficult to ignite fuels can be chosen higher. The power take-off elements, here the Piston rods 215 are led out of the housing of the internal combustion engine 201 on the “cooler” outside. the Internal combustion engine can work according to the Otto principle or the diesel principle. Die-pre-compression pressures and compression pressures can through suitable diameter ratios
des mittleren Kolbens 211 zu den äußeren Kolben 209, gewählt werden. Die Vorverdichtung kann sich auf die Frischluft allein beschränken, während der Kraftstoff direkt in die Brennräume 217, 219 eingespritzt wird; es kann aber auch Gemisch vorverdichtet werden.of the middle piston 211 to the outer piston 209, to get voted. The pre-compression can be limited to the fresh air alone, while the fuel is injected directly into the combustion chambers 217, 219; however, a mixture can also be pre-compressed.
Claims (12)
05part (17) is connected to a piston (43; 105; 209, 211, 213) of a piston pump (3; 101) or a piston internal combustion engine (101, 151, 153; 201) which can be displaced in the direction of the axis of rotation.
05
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Legal Events
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