DE3526478A1

DE3526478A1 - Roller-chain and crank mechanism

Info

Publication number: DE3526478A1
Application number: DE19853526478
Authority: DE
Inventors: Gerhard Orend
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-24
Filing date: 1985-07-24
Publication date: 1987-01-29

Abstract

The object on which the roller-chain and crank mechanism is based is, in the conversion of a reciprocating motion into a rotary motion or vice versa, to reduce engine friction and hence fuel consumption and wear, to achieve smoother running of the engine and to reduce manufacturing costs in comparison with the crank mechanism of the spark-ignition and diesel engines. The characteristic of the roller-chain and crank mechanism consists in that it is a hybrid mechanism. Fig. 1 of the drawing shows that, in the section in which the chain wheels are not engaged by the roller chains and which accounts for 70% of the stroke travel, no frictional losses occur in the joints of the connecting rod, in contrast to the crank mechanism. This is due to the fact that, in the said range, the effective distance for the power-transmitting connecting rod is constant and that no frictional loss occurs in its joints because these are immobile within this range. On the other hand, where the chain wheels are engaged by the chains (30% of the stroke travel), the roller-chain and crank mechanism has the features of a pure crank mechanism with the braking and accelerating effects characteristic of the latter by means of which the oscillating mass is successively brought to a standstill before the dead centre positions and is not abruptly accelerated after these have been passed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollen-Kettenkurbeltrieb zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Ro tationsbewegung oder umgekehrt mit zwei Ketten, deren Rol lenpaare auf inneren und äußeren, zueinander seitlich ver setzten, mit Führungsnuten versehenen Bahnen laufen, wo bei die Ketten mit einem gemeinsamen Gelenkbolzen verbun den sind, der mittig ein Gelenk mit einer Schubstange bil det, welche an ihrem anderen Ende mit einem in einer Boh rung gleitendem Kolben gelenkig verbunden ist.The invention relates to a roller chain crank drive Converting a back and forth movement into a ro tion movement or vice versa with two chains, the Rol Len pairs on inner and outer, laterally ver set tracks with guide grooves run where when the chains are connected with a common hinge pin are the one in the middle a joint with a push rod bil det, which at its other end with one in a Boh tion sliding piston is articulated.

Es ist bekannt, daß durch den reinen Kurbeltrieb, die Zy linderwand und der Kolben erheblichen, in den einzelnen Hubphasen in verschiedener Richtung wirkenden, den Kolben verkantenden Reaktionskräften ausgesetzt sind, wodurch beim Otto- und Dieselmotor beträchtliche Reibungsverluste und dadurch erhöhter Kraftstoffverbrauch entsteht, und weswegen Zylinderwand, Kolbenringe sowie die Lager der Pleuelstange und Kurbelwelle vorzeitigem Verschleiß unter liegen.It is known that the pure crank drive, the Zy linderwand and the piston considerable, in the individual Stroke phases acting in different directions, the piston are subject to tilting reaction forces, whereby Considerable friction losses in gasoline and diesel engines resulting in increased fuel consumption, and which is why the cylinder wall, piston rings and the bearings of the Connecting rod and crankshaft under premature wear lie.

Nachstehend angeführte Schriften basieren zwar, ebenso wie diese Anmeldung, auf dem Grundgedanken, eine hin- und her gehende Bewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt dadurch umzuwandeln, daß eine in sich geschlossene Kette mit einem sich hin- und hergehenden Kolben oder einem an deren sich linear bewegendem Element gelenkig verbunden wird; es zeigen die in den Schriften dargelegten Lösungen jedoch nicht im Detail, wie die Konstruktion auszusehen hat, um auf Dauer oder überhaupt zu funktionieren. The following fonts are based, just like this registration, on the basic idea, a back and forth going movement into a rotational movement or vice versa by converting it into a self-contained chain with a reciprocating piston or one whose linearly moving element is articulated becomes; it shows the solutions presented in the scriptures but not in detail how the construction should look like has to work in the long run or at all.

Es ist in Bezug auf diese Schriften zu vermerken:It should be noted in relation to these writings:

In keiner der Schriften DE-OS 30 02 794, FR-OS 23 81 171, FR-OS 9 48 297 FR-OS 4 49 461, GB-OS 20 89 927, GB-OS 20 28 954 wird versucht, das bei dieser Konstruktion sich zwingend aufdrängende Problem einer spielfreien Kettenfüh rung zu lösen, bzw. es wurde wohl keine Lösung gefunden. Eine spielfreie Kettenführung ist hier unerläßlich, weil das auftretende Wechseldrehmoment ungeheure dynamische Kräfte erzeugt, die sehr bald zur Zerstörung der Kette führen würden. Darüber hinaus ist die Kette bei einer der artigen Konstruktion, dann wenn sie mit einem Otto- oder Dieselmotor verbunden ist, wegen der hohen Gaskräfte unge fähr dem zehnfachen Wert der Kräfte ausgesetzt, die im Lei stungstrum eines Getriebes auftreten.In none of the documents DE-OS 30 02 794, FR-OS 23 81 171, FR-OS 9 48 297 FR-OS 4 49 461, GB-OS 20 89 927, GB-OS 20 28 954 an attempt is made with this construction imperative problem of a play-free chain guide solution, or no solution was found. A play-free chain guide is essential here because the alternating torque occurring is tremendously dynamic Forces generated very soon to destroy the chain would lead. In addition, the chain is one of the like construction, then if it is with an Otto or Diesel engine is connected because of the high gas forces exposed to ten times the value of the forces in the lei Performance of a gearbox occur.

Von all diesem abgesehen, weisen GB-OS 20 89 927 und GB-OS 20 28 954 einen Fehler auf, der eine Funktionsfähigkeit beim Auftreten größerer Kräfte ausschließt. Bei diesen beiden Konstruktionen (siehe Fig. 1, Pos. 6 von GB-OS 20 28 954 und Fig. 3, Pos. 7 von GB-OS 20 89 927) ist an der umlaufenden Kette ein mit der Schubstange gelenkiges Teil (6 bzw. 7) angebracht. Durch diese Verbindung wird bewirkt, daß die Schubstange vom Eintritt in den Umschling ungsbereich der Kette bis zu ihrem Austritt aus diesem Be reich stehen bleibt, d. h. ihre Masse wird erst abrupt zum Stehen gebracht und dann wieder schlagartig beschleunigt. Das bedeutet unendlich große Kräfte und unendlich große Beschleunigung, die Bewegungsrichtungumkehr wird unbehersch bar.Apart from all of this, GB-OS 20 89 927 and GB-OS 20 28 954 have a bug that prevents them from functioning when larger forces occur. In these two constructions (see Fig. 1, item 6 of GB-OS 20 28 954 and Fig. 3, item 7 of GB-OS 20 89 927), a part articulated with the push rod (6 or 7) attached. This connection causes the push rod from the entry into the looping area of the chain until it comes out of this area remains rich, ie its mass is brought to an abrupt stop and then suddenly accelerated again. That means infinitely large forces and infinitely large acceleration, the reversal of direction becomes unmanageable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Umwand lung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Rotations bewegung oder umgekehrt, im Vergleich zum reinen Kurbel trieb, die Motorreibung und damit den Kraftstoffverbrauch sowie den Verschleiß herabzusetzen und einen ruhigeren Lauf des Motors zu erreichen. The invention has for its object in the conversion a reciprocating motion into a rotation movement or vice versa, compared to the pure crank drive, engine friction and thus fuel consumption as well as reduce wear and a quieter Reach the engine run.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert.The invention is explained on the basis of the figures.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie I-I gemäß Fig. 2; Fig. 1 shows a section along line II of FIG. 2;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a section along line II according to FIG. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II gemäß Fig. 1; Fig. 3 is a section along the line II-II of FIG. 1;

Fig. 4 eine Ansicht des Aufbaues des Getriebegehäuses ohne Getriebemechanismus; Fig. 4 is a view of the structure of the gear housing without a gear mechanism;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie I-I gemäß Fig. 4; Fig. 5 is a section along the line II of Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie II-II gemäß Fig. 4. Fig. 6 shows a section along the line II-II of FIG. 4.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2, 3 zeigt zwei aus den Rollen 3, 4 bzw. 3′, 4′, den Laschen 6 bzw. 6′ und dem Gelenkbolzen 5 sowie dem gemeinsamen Gelenkbolzen 8 besteh enden Ketten. Der Gelenkbolzen 8 bildet mittig mit der Boh rung der Schubstange 7 ein Gelenk, während eine Bohrung am anderen Ende der Schubstange mit einem im Kolben einge bauten Bolzen 11 ein zweites Gelenk bildet.The embodiment according to Figure 2 Fig. 1, Figure 3 shows two of the rollers 3, 4, 3 ', 4', the plates 6 and 6 'and the pivot pin 5 and the common pivot pin 8 besteh chains. The hinge pin 8 forms a joint with the drilling tion of the push rod 7 , while a bore at the other end of the push rod with a bolt 11 built into the piston forms a second joint.

Durch die geringe Neigung der Schubstange 7 (5°) zur Wirk linie des Kolbens entsteht innerhalb des Bereiches zwisch en den in Fig. 1 angedeuteten Achsen a-a und b-b eine nur geringfügige Kolbenseitenkraft und damit nur eine ge ringe Reibungsleistung durch Kolbenringe und Kolbenhemd; auch wird die Reibung in den Gelenken der Schubstange in nerhalb des genannten Bereiches gleich null, weil die Ge lenke der Schubstange in diesem Abschnitt immobil sind. Bewegt sich wiederum der die Ketten verbindende Gelenk bolzen 8 innerhalb der umschlingenden, halbkreisförmigen Bereiche der Kette, entstehen hier Verhältnisse wie bei einem Kurbeltrieb, d. h. die Reibungsleistung ist die glei che. Dieser jedoch in nur 30% des Gesamthubes, also dem nichtlinearen Bereich der Kette, auftretendem Reibungs verlust ist insoweit nützlich, ja unerläßlich, weil durch ihn die Massenkräfte noch vor Erreichung der Totpunkte sukzessive aufgebraucht werden, und die Masse nach deren Überschreitung nicht schlagartig beschleunigt wird. Eine spielfreie Kettenführung wird dadurch erreicht, daß bei den Ketten die eine Rolle des auf gemeinsamen Gelenkbol zen liegenden Rollenpaares nur auf einer inneren Bahn 2 läuft, während die zweite Rolle nur auf einer äußeren Bahn 1 läuft, die gegenüber der inneren Bahn 2 seitlich versetzt ist (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6). Der Komplex Rollen paare mit gemeinsamen Gelenkbolzen ist damit radial ge sichert, und beide Rollen des Rollenpaares können sich unabhängig voneinander rollend bewegen, ohne Gleiten zu müßen, wie das der Fall wäre, wenn eine oder mehrere Rol len sich zwischen zwei übereinander gelagerten enggepaß ten Rollbahnen bewegen müßten. Diese Anordnung von Rol len und Rollbahnen ermöglicht es, die Kettenräder 10, 10′, außerhalb der von den Ketten eingeschlossenen Fläche ein greifen zu lassen (Fig. 1), weil eine Situation besteht, die mit dem Kämmen zwischen Zahnstange und Zahnrad ver gleichbar ist. Die axiale Sicherung der Ketten ist da durch gewährleistet, daß sowohl in die inneren als auch in die äußeren Rollbahnen Führungsnuten eingearbeitet sind.Due to the slight inclination of the push rod 7 (5 °) to the effective line of the piston, there is only a slight piston lateral force within the area between the axes aa and bb indicated in FIG. 1 and thus only a low frictional power due to piston rings and piston skirt; also the friction in the joints of the push rod is zero within the range mentioned because the joints of the push rod are immobile in this section. In turn, the chain connecting joint pin 8 moves within the wrapping, semicircular areas of the chain, conditions arise here as in a crank mechanism, ie the frictional power is the same che. However, this friction loss, which occurs in only 30% of the total stroke, i.e. the non-linear area of the chain, is useful, indeed indispensable, because it massively consumes the mass forces even before reaching the dead center, and the mass is not accelerated abruptly after they have been exceeded . A play-free chain guide is achieved in that the chains have a role of the roller pair lying on common articulated bolt only on an inner track 2 , while the second roller only runs on an outer track 1 , which is laterally offset from the inner track 2 ( Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6). The complex pair of rollers with joint hinge pin is thus secured radially, and both rollers of the pair of rollers can move independently of one another without having to slide, as would be the case if one or more rollers were between two superimposed narrow roller tracks would have to move. This arrangement of Rol len and taxiways allows the sprockets 10 , 10 ' to engage outside the area enclosed by the chains ( Fig. 1) because there is a situation that is comparable to the meshing between rack and gear ver . The axial securing of the chains is ensured by the fact that guide grooves are incorporated into both the inner and the outer roller tracks.

Verglichen mit dem reinen Kurbeltrieb ist von dem Rollen- Kettenkurbeltrieb das Folgende zu erwarten:Compared to the pure crank drive, the roller Chain crank drive to expect the following:

Kraftstoffersparnis wegen geringer Reibung über eine Phase von 70% des Hubvorganges.Fuel savings due to low friction over a Phase of 70% of the lifting process.

Weitere Kraftstoffersparnis wegen geringerer Abwärme, bedingt durch die in dieser Phase gleichmäßigen Kolben geschwindigkeit und der damit verbundenen gleichmäßigen Expansion der Gase beim Arbeitshub.Further fuel savings due to lower waste heat, due to the even pistons in this phase speed and the associated uniform Expansion of the gases during the working stroke.

Daß die Konstruktion einfacher, robuster ist, und die Herstellungskosten niedriger sind.That the construction is simpler, more robust, and that Manufacturing costs are lower.

Eine längere Lebensdauer und ruhigeren Lauf, dadurch be dingt, daß die axial und radial gesicherte Kette eine viel geringere Schwingungsintensität erzeugt als eine Kurbelwelle.A longer lifespan and quieter running, thereby be thing that the axially and radially secured chain a generates much lower vibration intensity than one Crankshaft.

Claims

Roller chain crank drive for converting a reciprocating movement into a rotational movement or vice versa with two chains, the pairs of rollers of which run on inner and outer, mutually offset tracks provided with guide grooves, the chains being connected to a common hinge pin which is in the center Articulates with a push rod which is articulated at its other end with a sliding piston in a drilling tion, characterized in that
the rollers ( 3 , 4 ) or ( 3 ', 4 ') attached to a common hinge pin run on guideways which are brought in such a way that the rollers ( 4 , 4 ') on the inner railways ( 2 , 2 ' ) and roll the rollers ( 3 , 3 ') on the outer tracks ( 1 , 1 ') laterally offset to the inner tracks as well as in guide grooves worked into the tracks ( Fig. 1),
that the push rod ( 7 ) forms a joint with a joint joint pin ( 8 ) connecting the two chains in the middle thereof and thus lies centrally between the two chains ( FIG. 2),
that in one of the linear sections of the two, from the rollers ( 3 , 4 ) or ( 3 ', 4 '), the tabs ( 6 ) or ( 6 ') and the hinge pin ( 5 ) and the common hinge pin ( 8th ) existing chains, in the area of the inner guideways ( 2 ) or ( 2 ') engages a chain wheel ( 10 ) or ( 10 ') driving the drive shaft ( 9 ) ( Fig. 1),
that the two sprockets ( 10 , 10 ') each lie outside the area which is closed by the chains assigned to them ( Fig. 1).