DE3731786A1

DE3731786A1 - Drive arrangement

Info

Publication number: DE3731786A1
Application number: DE19873731786
Authority: DE
Inventors: Ernst Reimers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-07-02
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1989-01-12

Abstract

The invention relates to an arrangement for converting the linear piston movement of an engine into the rotational movement of a drive shaft, the piston centre line running in the same direction as the axis of the drive shaft, and the piston output interacting with a self-contained cam path, assigned to the drive shaft and causing this to rotate. According to the invention, it is proposed that the cam path be arranged as groove (10) in or as disc (4) on the circumference of the drive shaft (2, 3) of one-piece design, and be so designed that, when developed, it forms a sinusoidal curve, that for the piston rod (9) of each piston a linear guide (7a, 7b, 8a, 8b; 15) be provided, which produces a piston rod movement in the direction of the piston axis, and that at least one pair of two cylindrical rollers (5, 6) be supported on each piston rod (9), the axes of which rollers run perpendicular to the axis of the drive shaft (2, 3) and the distance of which from one another is dimensioned so that they bear on the inner surfaces of the groove (10) or on the outer surfaces of the disc (4). In a preferred exemplary embodiment, the cam path when developed forms four complete sinusoidal oscillations, one piston being arranged coaxially with the drive shaft in front of its one end and the piston rod driving four pairs of rollers, which are uniformly distributed over the circumference of the drive shaft. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umwandlung der linearen Kolbenbewegung einer Antriebsmaschine in die rotie rende Bewegung einer Antriebswelle. wobei die Kolben-Mittellinie in gleicher Richtung verläuft wie die Achse der Antriebswelle und wobei der Kolben-Abtrieb mit einer der Antriebswelle zugeord neten und diese in Drehung versetzenden in sich geschlossenen Kurvenbahn zusammenwirkt.The invention relates to an arrangement for conversion the linear piston movement of a prime mover in the rotie movement of a drive shaft. being the piston centerline runs in the same direction as the axis of the drive shaft and wherein the piston output associated with one of the drive shaft nets and these rotating in themselves Curve interacts.

Solche Anordnungen sind für Verbrennungs-Kraftmaschinen als Alternative zu der üblichen, mit Kurbelwelle und Pleuelstan gen arbeitenden Antriebsanordnung bekannt. Die Bewegungsumsetzung erfolgt dabei über eine Taumelscheibe, d.h. eine mit der Antriebs welle verbundene Scheibe, die zur Achse der Antriebswelle geneigt ist, und die durch eine Anzahl von gleichmäßig um die Achse der Antriebswelle herum verteilte Kolben in Drehung versetzt wird. Ein Beispiel hierfür ist in der DE-PS 31 48 027 beschrieben. Dort ist die Taumelscheibe zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer nicht umlaufenden, im Motorgehäuse kardanisch gelagerten Schrägscheibe an der die Kolbenstangen nahe dem Rand ihres Um fangs angreifen, und aus einer mit der Antriebswelle verbundenen Schrägscheibe die über ein Axial-Gleitlager und ein Radial-Lager drehbar mit der nicht umlaufenden Schrägscheibe verbunden ist. Die Kolbenstangen sind für den Kolben jeweils über ein Kugelge lenk und mit der nicht umlaufenden Schrägscheibe jeweils über ein kardanisches Wellengelenk gekuppelt.Such arrangements are for internal combustion engines as an alternative to the usual, with crankshaft and connecting rod gene known drive assembly known. The movement implementation takes place via a swashplate, i.e. one with the drive shaft connected disc that is inclined to the axis of the drive shaft is, and by a number of evenly around the axis of the Drive shaft distributed around the piston is rotated. An example of this is described in DE-PS 31 48 027. There the swash plate is made in two parts and consists of a non-rotating gimbal mounted in the motor housing Swashplate on the piston rods near the edge of their um attack and from a connected to the drive shaft Swashplate with an axial plain bearing and a radial bearing is rotatably connected to the non-rotating swash plate. The piston rods are each for the piston via a Kugelge steer and with the non-rotating swashplate each over cardan shaft joint coupled.

Eine solche Taumelscheiben-Brennkraftmaschine hat eine Reihe von Nachteilen. Es ist eine Vielzahl von Kolben erforder lich, deren Kolbenstangen an beiden Enden eine gelenkige Lagerung erfordern. Es wird eine zweiteilige Taumelscheibe benötigt, deren nicht umlaufender Teil ebenfalls eine kardanische Lagerung auf weisen muß. Da sowohl die Taumelscheibe als auch die Kolbenstan gen räumliche Bewegungen ausführen, bei denen eine Verlagerung von Massen in radialer Richtung erfolgt, treten insbesondere bei hohen Drehzahlen unerwünschte Schwingungen auf.Such a swash plate internal combustion engine has one Series of disadvantages. A variety of pistons are required Lich, the piston rods at both ends of an articulated bearing require. A two-part swashplate is needed, whose non-rotating part also on a gimbal must point. Because both the swash plate and the piston rod perform spatial movements where there is a shift of masses in the radial direction occur in particular unwanted vibrations at high speeds.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anord nung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Aufbau einfa cher als die bekannte Taumelscheibenanordnung ist, die sich durch eine hohe Laufruhe sowie geringe Verluste im Weg der übertragenen Kräfte auszeichnet, und die bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment liefert.The invention has for its object an arrangement To create the type mentioned above, which is easy to build cher than the known swash plate assembly, which is characterized by smooth running and low losses in the way of the transmitted Forces excels, and even at low speeds delivers high torque.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurvenbahn als Nut in oder als Scheibe auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie in der Abwicklung eine Sinuskurve bildet, daß für die Kolbenstange jedes Kolbens eine Linearführung vorgesehen ist die eine Kolbenstangenbewegung in Richtung der Kolbenachse bewirkt, und daß an jeder Kolbenstange wenigstens ein Paar aus zwei zylindrischen Rollen gelagert ist deren Achsen senkrecht zur Achse der Antriebswelle verlaufen und deren Abstand voneinander so bemessen ist daß sie an den Innenflächen der Nut bzw. an den Außenflächen der Scheibe anliegen.The object is achieved according to the invention solved that the cam track as a groove in or as a disc on the Scope of the one-piece drive shaft arranged and is designed so that it develops a sine curve in the development forms that a linear guide for the piston rod of each piston a piston rod movement is provided in the direction of Piston axis causes, and that on each piston rod at least one A pair of two cylindrical rollers is mounted whose axes run perpendicular to the axis of the drive shaft and its distance is dimensioned so that they are on the inner surfaces of the groove or rest on the outer surfaces of the disc.

Die erfindungsgemäße Anordnung kommt sowohl bei einem Zweitaktmotor als auch bei einem Viertaktmotor im Prinzip mit nur einem Kolben aus, wobei in der Praxis jedoch zwei Kolben im Inte resse der Laufruhe zweckmäßig sind. Es entfallen komplizierte und anfällige Lagerungen für die Kolbenstangen und das die Kurvenbahn enthaltende Element. Statt dessen genügen einfache Linearführun gen, die die Bewegung der Kolbenstangen in Richtung ihrer Achse definieren. Da weder die Kolbenstangen noch die die Kurvenfläche bildenden Elemente Bewegungen in radialer Richtung ausführen treten selbst bei hohen Drehzahlen keine Schwingungen auf, so daß eine große Laufruhe gewährleistet ist. The arrangement according to the invention comes with both Two-stroke engine as well as with a four-stroke engine in principle with only one piston, but in practice two pistons in the Inte smoothness are appropriate. There are no complicated and susceptible bearings for the piston rods and the cam track containing element. Instead, simple linear guides are sufficient against the movement of the piston rods in the direction of their axis define. Because neither the piston rods nor the curved surface forming elements perform movements in the radial direction no vibrations occur even at high speeds, so that great smoothness is guaranteed.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Masse der Scheibe klein gegenüber der Mas se der Antriebswelle gemacht werden kann, so daß durch die stän dige Änderung ihrer Schräglage nur eine geringe Unwucht auftritt, die durch Auswuchtung leicht beseitigt werden kann. Noch günsti ger liegen die Verhältnisse bei einer Nut, weil dann überhaupt keine Masse außerhalb des Umfangs der Antriebswelle vorhanden ist, die eine Unwucht verursachen könnte.Another advantage of the device according to the invention is that the mass of the disc is small compared to the mas se the drive shaft can be made so that by the stän only a slight imbalance occurs, which can be easily removed by balancing. Even cheaper The ratios for a groove are lower because then at all there is no mass outside the circumference of the drive shaft that could cause an imbalance.

Die Begrenzungsflächen der Nut bzw. der Scheibe sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Rollen jedes Paares während der Drehung der Antriebswelle ohne Änderung ihres Abstandes ent lang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Li nien an den Begrenzungsflächen anliegen. Die Verwendung von Rol len ergibt eine in der Praxis beherrschbare Flächenpressung.The boundary surfaces of the groove or the disc are preferably designed so that the roles of each pair during ent the rotation of the drive shaft without changing its distance long of Li perpendicular to the axis of the drive shaft never touch the boundary surfaces. The use of Rol len results in a manageable surface pressure.

Da in diesem Fall die Berührungslinien auf dem Umfang der Rollen in Abhängigkeit von der Neigung der Begrenzungsflächen der Scheibe bzw. der Nut hin- und herwandern, ergibt sich bei konstantem Abstand der Rollen eine unterschiedliche Dicke der Scheibe bzw. der Nut über deren Umfang.Because in this case the lines of contact on the perimeter of the rollers depending on the inclination of the boundary surfaces the disc or the groove back and forth results in constant distance between the rollers a different thickness of the Washer or the groove over its circumference.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Kur venbahn in der Abwicklung eine vollständige Sinusschwingung, und es sind zwei Kolben in bezug auf die Antriebswelle einander dia metral gegenüberliegend angeordnet. Dabei dienen vorzugsweise als Linearführung für die Kolbenstangen Flachkäfig-Nadellager, die die Entstehung von Kolben-Seitenkräften, d.h. Horizontalkomponen ten der Kolbenkraft, die den abwärts gleitenden, vom Betriebs druck belasteten Kolben an die Zylinderwandung pressen, verhin dern.In one embodiment of the invention, the cure forms venbahn in the development a complete sine wave, and there are two pistons with respect to the drive shaft dia arranged metrically opposite. Preferably serve as Linear guide for the piston rod flat cage needle bearings, the the development of piston side forces, i.e. Horizontal components th of the piston force, which is the downward sliding, from operation press the piston under pressure against the cylinder wall, prevent other.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Kurvenbahn in der Abwicklung mehrere, vorzugsweise drei oder vier vollständige Sinusschwingungen bildet, daß ein Kolben gleichachsig mit der Antriebswelle vor deren einen Stirn ende angeordnet ist, und daß die Kolbenstange eine der Zahl der Sinusschwingungen entsprechende Zahl von Rollenpaaren antreibt, die gleichmäßig über den Umfang der Antriebswelle verteilt sind. Hierdurch ergibt sich eine weitere Verbesserung des Gleichförmig keitsgrades und eine Verringerung der Flächenpressung zwischen den Rollen und den Wandungen der Kurvenbahn.There is a particularly advantageous embodiment in that the cam track in the development several, preferably three or four complete sine waves forms that one Piston coaxial with the drive shaft in front of one end is arranged at the end, and that the piston rod is one of the number of Drives corresponding number of pairs of rollers, which are evenly distributed over the circumference of the drive shaft. This results in a further improvement of the uniform degrees and a reduction in the surface pressure between the rollers and the walls of the cam track.

Ein nahezu vollkommener Massenausgleich läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß die Antriebswelle an ihrem dem Kolben abgekehrten Stirnende mit einer zweiten identischen, aber spiegelbildlichen Anordnung derart verbunden ist, daß die beiden Kolben gegensinnig arbeiten. Dadurch, daß sich zwei An triebsanordnungen symmetrisch gegenüber liegen, sind Gegengewich te zum Massenausgleich der hin- und hergehenden Massen (Kolben, Kolbenstange, Rollenträger) nicht erforderlich.An almost perfect mass balance can be found easily achieved in that the drive shaft on her end facing away from the piston with a second identical, but mirror-image arrangement is connected such that the work the two pistons in opposite directions. Because two An drive arrangements are symmetrical opposite, are counterweight to balance the reciprocating masses (pistons, Piston rod, roller carrier) not required.

Eine noch weitere Verringerung der Flächenpressung läßt sich erreichen, wenn mehrere gleich ausgebildete Kurvenbahnen, vorzugsweise drei, parallel zueinander in bzw. auf dem Umfang der Antriebswelle vorgesehen sind und den Kurvenbahnen jeweils an gleicher Umfangsstelle ein Rollenpaar zugeordnet wird. Hierdurch wird die Belastung der einzelnen Rollen so stark verringert, daß auch bei hohen Verdichtungen, wie sie z.B. in Dieselmotoren er forderlich sind, die Kraftübertragung über die Rollen problemlos möglich ist.A further reduction in the surface pressure leaves reach each other if several curved tracks of the same design, preferably three, parallel to each other in or on the circumference of the Drive shaft are provided and the cam tracks each a pair of roles is assigned to the same circumferential point. Hereby the load on the individual roles is reduced so much that even with high densities, e.g. in diesel engines he are required, the power transmission via the rollers without problems is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:The invention is based on in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. In the drawings mean:

Fig. 1 Teilquerschnitts-Darstellungen einer Ausfüh rungsform einer Antriebsanordnung, Fig. 1 part cross-sectional representations of one embodiment of a drive assembly,

Fig. 2 eine Abwicklung der Scheibe, Fig. 2 is a development of the disc,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1, Fig. 3 shows another embodiment in a similar view as in Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch eine dritte Aus führungsform, Fig. 4 is a partial cross-section through a third guide die off,

Fig. 5 eine Abwicklung einer Kurvenbahn der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform zur Er läuterung der Arbeitsweise, Fig. 5 is a developed view of a cam of the embodiment shown in Fig. 4 for explanation of the operation of He,

Fig. 6 eine Teilquerschnitts-Darstellung der Aus führungsform gemäß Fig. 4 in einer Tandem- Ausführung und Fig. 6 is a partial cross-sectional view of the imple mentation form of FIG. 4 in a tandem version and

Fig. 7 eine Teilquerschnitts-Darstellung in einer die Achse der Antriebswelle senkrecht schneidenden Ebene in Höhe einer Nut. Fig. 7 is a partial cross-sectional view in a plane intersecting the axis of the drive shaft perpendicular to the level of a groove.

Fig. 1 zeigt rechts eine Seitenansicht und links eine Stirnansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen An triebsanordnung mit jeweils geschnittenem Gehäuse 1. Im Gehäuse 1 ist eine Antriebswelle 2 gelagert. Die Antriebswelle 2 trägt in nerhalb des Gehäuses eine zylindrische Trommel 3, auf deren Umfang eine zur Achse der Welle 2 schräg verlaufende Scheibe 4, deren radiale Abmessungen auf ihrem ganzen Umfang gleich sind, angebracht ist. Die seitlichen Begrenzungsflächen der Scheibe wirken mit zwei Paaren von Rollen zusammen, die in bezug auf die Antriebswelle 2 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jedes Rollenpaar aus einer Druckrolle 5 a bzw. 5 b und einer Führungsrolle 6 a bzw. 6 b besteht. Die Achsen des Rollenpaares 5 a und 6 a sind in dem Innenkäfig 7 a eines Flachkäfig-Nadellagers gelagert, das in dem Außenkäfig 8 a des Flachkäfig-Nadellagers linear und parallel zur Achse der Antriebswelle 2 verschiebbar ist. In gleicher Weise sind die Achsen der Rollen 5 b und 6 b im Innenkäfig 7 b eines Flachkäfig- Nadellagers gelagert, der im Außenkäfig 8 b linear und ebenfalls parallel zur Achse der Antriebswelle 2 verschiebbar ist. Mit dem Innenkäfig 7 a ist starr die Kolbenstange 9 a eines nicht dargestell ten Kolbens einer Arbeitsmaschine, beim vorliegenden Ausführungs beispiel einer Verbrennungs-Kraftmaschine, verbunden, und in glei cher Weise ist mit dem Innenkäfig 7 b die Kolbenstange 9 b eines zweiten Kolbens der Verbrennungs-Kraftmaschine starr verbunden. In der dargestellten Position befindet sich der zur Kolbenstange 9 b gehörende Kolben in seiner oberen Totpunktlage und der zur Kolben stange 9 a gehörende Kolben in seiner unteren Totpunktlage. Die Neigung der Scheibe 4 bestimmt dabei den Kolbenhub. Fig. 1 shows a right side view and left an end view of an embodiment of a drive arrangement according to the invention, each with cut housing 1st A drive shaft 2 is mounted in the housing 1 . The drive shaft 2 carries within the housing a cylindrical drum 3 , on the circumference of which an oblique to the axis of the shaft 2 disc 4 , the radial dimensions are the same over its entire circumference, is attached. The lateral boundary surfaces of the disc cooperate with two pairs of rollers, which are arranged diametrically opposite one another with respect to the drive shaft 2 , each pair of rollers consisting of a pressure roller 5 a or 5 b and a guide roller 6 a or 6 b . The axes of the pair of rollers 5 a and 6 a are mounted in the inner cage 7 a of a flat cage needle bearing, which is linear in the outer cage 8 a of the flat cage needle bearing and parallel to the axis of the drive shaft 2 . In the same way, the axes of the rollers 5 b and 6 b are mounted in the inner cage 7 b of a flat cage needle bearing, which is linear in the outer cage 8 b and also parallel to the axis of the drive shaft 2 . With the inner cage 7 a is rigidly the piston rod 9 a of a piston , not shown, of a work machine, in the present embodiment, for example, an internal combustion engine, and in a similar manner with the inner cage 7 b, the piston rod 9 b of a second piston of combustion - engine rigidly connected. In the position shown, the piston belonging to the piston rod 9 b is in its top dead center position and the piston rod 9 a belonging to the piston in its bottom dead center position. The inclination of the disc 4 determines the piston stroke.

Da die Achsen der Rollen 5 und 6 senkrecht zur Achse der Welle 2 verlaufen, müssen auch die Begrenzungsflächen der Scheibe 4 so ausgebildet sein, daß die Rollen jedes Paares während der Drehung der Antriebswelle entlang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Linien an den Begrenzungsflächen anliegen. Da die Rollen jedes Paares ferner einen konstanten Abstand haben, erfor dert dies eine annähernd schraubenförmige Ausbildung der Begren zungsflächen der Scheibe, wobei sich die Dicke der Scheibe über ihrem Umfang ändert, was noch an Hand von Fig. 2 näher erläutert wird.Since the axes of the rollers 5 and 6 are perpendicular to the axis of the shaft 2 , the boundary surfaces of the disk 4 must also be designed such that the rollers of each pair abut the boundary surfaces during the rotation of the drive shaft along lines perpendicular to the axis of the drive shaft . Since the roles of each pair also have a constant distance, this requires an approximately helical design of the limita- tion surfaces of the disc, the thickness of the disc changes over its circumference, which will be explained in more detail with reference to FIG. 2.

Die Antriebsmaschine kann als Zweitakt- oder Viertakt motor arbeiten. Beim Arbeitshub des zur Kolbenstange 9 b gehören den Zylinders wird die Druckrolle 5 b gegen die zugehörige Begren zungsfläche der Scheibe 4 gedrückt, die dadurch mit der Trommel 3 und der Antriebswelle 2 in Drehung versetzt wird. In gleichem Maß wie sich die Kolbenstange 9 b in der Zeichnung nach links bewegt, wird durch die Führungsrolle 6 a die Kolbenstange 9 a nach rechts bewegt, so daß der von der Kolbenstange 9 a bewegte Kolben seinen Verdichtungstakt ausführt. Am Ende des Kolbenhubes hat die Schei be 4 eine Bewegung von 180° ausgeführt, und der Käfig 7 b befindet sich in der linken und der Käfig 7 a in der rechten Endstellung. Beim folgenden Arbeitstakt des zur Kolbenstange 9 a gehörenden Zylinders wird über die Druckrolle 5 a die Scheibe 4 weiterge dreht, wobei die Führungsrolle 6 b von der Scheibe 4 mitgenommen wird und die Kolbenstange 9 b sich dadurch nach rechts bewegt. Da mit ist wieder die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsposition er reicht, nachdem die Scheibe 4 eine Drehung um 260° ausgeführt hat. Im Falle eines Viertaktmotors sind bei Verwendung von nur zwei Kolben zwei Leertakte vorhanden, jedoch führt dies bei der erfindungsgemäßen Anordnung im Gegensatz zu üblichen Kurbelwel lenantrieben nicht zu einem ungleichförmigen Lauf, da die Kol benstangen ausschließlich lineare Bewegungen ausführen und eine gleichförmige Abrollbewegung der Rollen 5 und 6 auf der Scheibe 4 erfolgt.The prime mover can operate as a two-stroke or four-stroke engine. During the stroke of the piston rod 9 b belong to the cylinder, the pressure roller 5 b is pressed against the associated limita- tion surface of the disk 4 , which is thereby set in rotation with the drum 3 and the drive shaft 2 . To the same extent as the piston rod 9 b moves to the left in the drawing , the piston rod 9 a is moved to the right by the guide roller 6 a , so that the piston moved by the piston rod 9 a executes its compression stroke. At the end of the piston stroke, the disk 4 has a movement of 180 °, and the cage 7 b is in the left and the cage 7 a in the right end position. In the following stroke of the cylinder belonging to the piston rod 9 a , the disc 4 is rotated on the pressure roller 5 a , the guide roller 6 b being carried along by the disc 4 and the piston rod 9 b thereby moving to the right. Since again with the execution position shown in Fig. 1 it is sufficient after the disc 4 has performed a rotation of 260 °. In the case of a four-stroke engine, two idle strokes are available when only two pistons are used, however, in the arrangement according to the invention, in contrast to conventional crankshaft lenan drives, this does not lead to irregular running, since the piston rods only perform linear movements and a uniform rolling movement of the rollers 5 and 6 takes place on the disc 4 .

Es wäre natürlich auch ohne weiteres möglich, zwei der dargestellten Antriebsanordnungen zu verwenden und deren Antriebs welle miteinander zu kuppeln, wenn Leertakte vermieden werden sollen.Of course it would also be possible to use two of the to use illustrated drive arrangements and their drive to couple the shaft with each other if empty cycles are avoided should.

Fig. 2 zeigt den Ring 4 als Abwicklung. Die beiden Be grenzungswände stellen in dieser Abwicklung jeweils eine voll ständige Sinusschwingung dar. Ferner ist ein Rollenpaar in drei Positionen der Scheibe 4 dargestellt, und zwar im oberen Totpunkt des zugehörigen Kolbens, in einer mittleren Position zwischen oberem und unterem Totpunkt, und im unteren Totpunkt. Wie schon zuvor erwähnt wurde, ist der Achsabstand a zwischen der Druckrol le 5 und der Führungsrolle 6 vorgegeben und bleibt während der Drehung der Scheibe 4 konstant. Es ist ersichtlich, daß die Be rührungslinie der Rolle mit der Scheibe 4 sich auf dem Rollen umfang verschiebt und von der Position x in der oberen Totpunkt stellung zur Position y nach einer Drehung der Scheibe 4 um 90° wandert. Nach einer weiteren 90°-Drehung stellt sich im unteren Totpunkt wiederum die Position x ein. Aufgrund dieser Verschie bung der Berührungslinien ergibt sich die dargestellte unter schiedliche Breite der Scheibe 4 über ihrem Umfang. Es ist zweck mäßig, die Rollen 5 und 6 starr zu lagern, was voraussetzt, daß die mit den Rollen zusammenwirkenden Begrenzungsflächen der Scheibe 4 sehr genau bearbeitet sind. Gegebenenfalls kann aber die weniger belastete Führungsrolle auch parallel zu sich selbst verschiebbar gelagert sein und in Richtung auf die Druckrolle 5 unter Federvorspannung stehen. Fig. 2 shows the ring 4 as a settlement. The two Be boundary walls each represent a fully constant sinusoidal vibration in this development. Furthermore, a pair of rollers is shown in three positions of the disc 4 , namely in the top dead center of the associated piston, in a middle position between top and bottom dead center, and in bottom dead center . As already mentioned before, the center distance a between the Druckrol le 5 and the guide roller 6 is predetermined and remains constant during the rotation of the disc 4 . It can be seen that the line of contact of the roller with the disk 4 shifts circumferentially on the rollers and moves from the position x in the top dead center position to the position y after a rotation of the disk 4 by 90 °. After a further 90 ° turn, position x is set again at bottom dead center. Due to this displacement of the lines of contact, the shown under different width of the disc 4 results over its circumference. It is expedient to rigidly support the rollers 5 and 6 , which presupposes that the boundary surfaces of the disk 4 which interact with the rollers are machined very precisely. If necessary, the less loaded guide roller can also be mounted parallel to itself and can be spring-loaded in the direction of the pressure roller 5 .

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiels, und es werden hier gleiche Bezugszei chen für gleiche Teile wie in Fig. 1 verwendet. Fig. 3 shows a modification of the embodiment shown in FIG. 1, and the same reference numerals are used for the same parts as in FIG. 1.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dadurch, daß anstelle einer auf der zylindri schen Trommel 3 angebrachten Scheibe eine Nut 10 im Umfang ange bracht ist, deren radiale Abmessungen den radialen Abmessungen der Scheibe 4 entsprechen. Die Rollen 5 und 6 liegen an den Be grenzungsflächen der Nut 10 an, wobei die Form und der Abstand der Begrenzungsflächen den in Fig. 2 dargestellten äußeren Be grenzungsflächen der Scheibe 4 entsprechen.The embodiment of Fig. 3 differs from that in Fig. 1 in that instead of a mounted on the cylindrical drum 3's disc 3, a groove 10 is introduced in the circumference, the radial dimensions of which correspond to the radial dimensions of the disc 4 . The rollers 5 and 6 lie on the boundary surfaces of the groove 10 , the shape and the spacing of the boundary surfaces corresponding to the outer boundary surfaces of the disk 4 shown in FIG. 2.

Bei dem in Fig. 4 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle 2 beidseitig im Motorgehäuse 1 gelagert. Die auf der Antriebswelle 2 befestigte Trommel 3 besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel in ihrem Umfang drei parallele, gleich ausgebildete Nuten 10, die - wie die Abwicklung in Fig. 5 zeigt - vier volle Sinusschwingungen darstellen. In jeder Nut 10 laufen vier jeweils aus einer Druckrolle 5 und einer Führungsrolle 6 bestehende Rollenpaare, die um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind und in ringförmigen, die Trommel 3 umgebenden Rollenträgern 13 bzw. 14 gelagert sind, die in Richtung der Achse der Antriebs welle 2 auf zu dieser parallelen Wellen 15 geführt sind und über Stangen 11 mit einem gemeinsamen Verteiler 12 verbunden sind, der seinerseits an der Kolbenstange 9 eines nicht dargestellten vor dem einen Stirnende der Antriebswelle 2 angeordneten Kolbens be festigt ist dessen Achse mit der Achse der Antriebswelle zusam menfällt. Die Wellen 15 sind wie Fig. 7 zeigt versetzt zu den Stangen 11 im Gehäuse 1 angeordnet.In the embodiment shown in FIGS. 4 and 7, the drive shaft 2 is mounted on both sides in the motor housing 1 . The drum 3 fastened on the drive shaft 2 has in this embodiment three parallel, identically designed grooves 10 in their circumference, which - as the development in FIG. 5 shows - represent four full sine waves. In each groove 10 run four each consisting of a pressure roller 5 and a guide roller 6 existing pairs of rollers, which are arranged offset by 90 ° and are stored in annular, the drum 3 surrounding roller carriers 13 and 14 , which wave in the direction of the axis of the drive 2 are guided to this parallel shafts 15 and are connected via rods 11 to a common distributor 12 , which in turn is fastened to the piston rod 9 of a piston (not shown ) arranged in front of one end of the drive shaft 2 , the axis of which is together with the axis of the drive shaft falls. As shown in FIG. 7, the shafts 15 are offset from the rods 11 in the housing 1 .

Durch die diametral und um 90° versetzt angeordneten Rollen erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Gesamt-Kolben kraft am Umfang der Trommel 3, so daß sich infolge der Verteilung auf insgesamt je zwölf Druck- und Führungsrollen eine geringe Flächenpressung zwischen den Rollen und der Kurventrommel ergibt. Die Rollenträger 13 und 14 sind auf den Wellen 15 mit Hilfe von Linear-Kugelumlauf-Führungen gelagert, die eine genaue Positio nierung der Bewegung der Rollenträger garantieren und gleichzei tig die Gegenkräfte der Tangentialdrücke aufnehmen.Due to the diametrically and 90 ° offset rollers there is a uniform distribution of the total piston force on the circumference of the drum 3 , so that there is a small surface pressure between the rollers and the cam drum due to the distribution of a total of twelve pressure and guide rollers. The roller carriers 13 and 14 are mounted on the shafts 15 with the help of linear recirculating ball guides, which guarantee an exact positioning of the movement of the roller carriers and at the same time absorb the opposing forces of the tangential pressures.

Fig. 5 veranschaulicht an Hand einer Abwicklung einer der Nuten 10 die Arbeitsweise der Anordnung. Dabei ist ein Takt der Weg des Kolbens von einer Endstellung zur anderen. Der obere Totpunkt (OT) entspricht dem Maximum der Sinuskurve, der untere Totpunkt (UT) dem Minimum der Kurve. Die Maximum- und Minimum punkte der Sinuskurve sind Umkehrpunkte der Kolbenbewegung, in denen die Kolbengeschwindigkeit Null ist. Jeder Takt entsteht durch eine 45°-Drehung der Antriebswelle. Beim Viertaktmotor ent sprechen bei dieser Antriebsanordnung zwei Arbeitsspiele einer Antriebswellen-Umdrehung und acht Takten. FIG. 5 illustrates the operation of the arrangement on the basis of a development of one of the grooves 10 . A stroke is the path of the piston from one end position to the other. The top dead center (OT) corresponds to the maximum of the sine curve, the bottom dead center (UT) the minimum of the curve. The maximum and minimum points of the sine curve are reversal points of the piston movement, in which the piston speed is zero. Each cycle is caused by a 45 ° rotation of the drive shaft. With the four-stroke engine, two working cycles correspond to one drive shaft revolution and eight cycles with this drive arrangement.

Gegenüber einem Viertakt-Kurbelwellen-Motor verteilt sich bei dieser Anordnung die vierfache Anzahl von Arbeitstakten auf zwei Umdrehungen der Antriebswelle, die dadurch nur mit einem Viertel der Kurbelwellen-Drehzahl arbeitet. Die Leistung ist bei dieser Anordnung dennoch gleich der Leistung eines Viertakt- Kurbelwellen-Motors bei gleichem Hubraum. Die Antriebswelle ist gegenüber der Kurbelwelle jedoch während eines Arbeitsspiels we niger starken Drehbeschleunigungen und Drehverzögerungen unter worfen. Diese gute Gleichförmigkeit ist bei Kurbelwellen-Motoren nur durch eine größere Zahl an Zylindern und durch entsprechenden Versatz der einzelnen Kröpfungen der Kurbelwelle erreichbar.Distributed opposite a four-stroke crankshaft engine with this arrangement four times the number of work cycles on two revolutions of the drive shaft, which therefore only with one Quarter of the crankshaft speed is working. The performance is at this arrangement still equals the performance of a four-stroke Crankshaft engine with the same displacement. The drive shaft is compared to the crankshaft, however, during a work cycle strong acceleration and deceleration under throw. This good uniformity is with crankshaft engines only by a larger number of cylinders and by corresponding ones Offset of the individual crankshaft crankings achievable.

Die Anordnung gemäß Fig. 4 besitzt ferner eine gute Eigenwandlung, d.h. sie erzeugt bei kleiner Drehzahl ein großes Drehmoment. Die Tangentialdrücke liegen je nach Größe des Stei gungswinkels der Kurve über denen von vergleichbaren Kurbelwel len-Triebwerken. Da der Radius der Trommel 4 nahezu dreimal so groß wie die Kröpfung der Kurbelwelle eines entsprechenden Kur belwellen-Triebwerks gemacht werden kann, liegt das nutzbare Drehmoment des Motors erheblich über dem Drehmoment eines Kurbel wellen-Antriebs.The arrangement according to FIG. 4 also has a good intrinsic conversion, ie it generates a large torque at a low speed. Depending on the size of the helix angle of the curve, the tangential pressures are higher than those of comparable crankshaft engines. Since the radius of the drum 4 can be made almost three times as large as the cranking of the crankshaft of a corresponding crankshaft engine, the usable torque of the engine is considerably higher than the torque of a crankshaft drive.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeigt Fig. 6, bei der zwei Anordnungen der in Fig. 4 dargestellten Art zu einer Tandem-Einheit zusammengeschaltet sind. Die den Kolben stangen 9 abgekehrten Enden der Antriebswelle sind dabei mit einem Zahnrad 16 verbunden, an dem der Abtrieb erfolgt. Die An ordnung ist dabei so getroffen, daß sich die entlang einer ge meinsamen Achse bewegenden Kolbenstangen 9 gegensinnig bewegen, so daß sich die Beschleunigungsdrücke gegenseitig aufheben, ohne daß - wie beim Kurbelwellen-Triebwerk - Gegengewichte erforder lich sind. Infolge dieses Massenausgleichs ergibt sich eine her vorragende Laufruhe der erfindungsgemäßen Anordnung. FIG. 6 shows a particularly advantageous embodiment in which two arrangements of the type shown in FIG. 4 are connected to form a tandem unit. The piston rods 9 facing ends of the drive shaft are connected to a gear 16 on which the output takes place. The order is made so that the moving along a common axis piston rods 9 move in opposite directions, so that the acceleration pressures cancel each other without - as with the crankshaft engine - counterweights are required Lich. As a result of this mass balance, the arrangement according to the invention is extremely smooth.

Anstelle der in Fig. 4 dargestellten Anordnung mit vier vollen Sinusschwingungen auf dem Umfang kann auch eine Anordnung mit nur drei vollen Sinusschwingungen verwendet werden, wobei dann auch nur drei Gruppen von Druck- und Führungs-Rollenpaaren benötigt werden, die um 120° versetzt zueinander am Umfang der Trommel angeordnet sind. Auch die Anzahl der parallelen Nuten kann kleiner oder größer als in Fig. 4 dargestellt sein.Instead of the arrangement shown in FIG. 4 with four full sine oscillations on the circumference, an arrangement with only three full sine oscillations can also be used, in which case only three groups of pressure and guide roller pairs are required, which are offset by 120 ° to one another Circumference of the drum are arranged. The number of parallel grooves can also be smaller or larger than shown in FIG. 4.

Claims

1. Arrangement for converting the linear piston movement of a prime mover into the rotating movement of a drive shaft, the piston center line running in the same direction as the axis of the drive shaft, and wherein the piston output associated with one of the drive shaft and rotating it, in a closed cam track interacts, characterized in that the cam track is arranged as a groove ( 10 ) in or as a disk ( 4 ) on the circumference of the one-piece drive shaft ( 2 , 3 ) and is designed such that it forms a sine curve in the development, that for the piston rod ( 9 ) of each piston, a linear guide ( 7 a , 7 b , 8 a , 8 b ; 15 ) is provided, which causes a piston rod movement in the direction of the piston axis, and that on each piston rod ( 9 ) at least a pair of two cylindrical rollers ( 5 , 6 ) is mounted, the axes of which are perpendicular to the axis of the drive shaft ( 2 , 3 ) and the distance from one another is dimensioned such that they rest on the inner surfaces of the groove ( 10 ) or on the outer surfaces of the disc ( 4 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the boundary surfaces of the groove ( 10 ) or the disc ( 4 ) are so formed that the rollers of each pair during the rotation of the drive shaft ( 2 , 3 ) without changing their distance along of lines perpendicular to the axis of the drive shaft rest on the boundary surfaces.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the axis of a roller ( 4 ) of a pair is slidably mounted parallel to itself and is spring-loaded in the direction of the associated other roller ( 5 ) of the pair of rollers.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cam track forms a complete sinusoidal oscillation in the development, and that two pistons are arranged diametrically opposite one another with respect to the drive shaft ( 2 , 3 ).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that serve as a linear guide for the piston rods flat cage needle bearings ( 7 a , 7 b , 8 a , 8 b ).

6. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cam track in the development forms several, preferably three or four complete sine waves, that a piston is arranged coaxially with the drive shaft ( 2 , 3 ) in front of one end, and that the piston rod ( 9 ) drives a number of roller pairs ( 5 , 6 ) corresponding to the number of sinus vibrations, which are evenly distributed over the circumference of the drive shaft ( 2 , 3 ).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the rollers in the drive shaft ( 2 , 3 ) surrounding support rings ( 13 , 14 ) are mounted, which are connected via a distributor ( 12 ) with the piston rod ( 9 ) and in the axial direction the drive shaft are guided linearly.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that serve as linear guides recirculating ball guides.

9. Arrangement according to claim 6 to 8, characterized in that the drive shaft ( 2 , 3 ) at its end facing the piston abge is connected to a second identical but mirror-image arrangement so that the two pistons work against sensible.

10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of identical cam tracks, preferably three, are provided parallel to one another in or on the circumference of the drive shaft ( 2 , 3 ), and that the cam tracks each have a pair of rollers at the same circumferential point ( 5 , 6 ) is assigned.