DE420474C

DE420474C - Piston engine

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Publication number: DE420474C
Application number: DEO14151D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-09-06
Filing date: 1924-03-16
Publication date: 1925-10-26

Description

Kolbenmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenmaschinen mit Schubstange zur Übertragung der Bewegung des Kolbens auf die Kurbelwelle und hat den Zweck, eine Zusammendrängung des Triebwerkes auf einen kleinen Raum zu -ermöglichen, um die Abmessungen der Maschinenteile und die .äußeren Abmessungen der Maschine und damit das Maschinengewicht zu verringern.Piston engine. The invention relates to piston engines with Push rod for transmitting the movement of the piston to the crankshaft and has the purpose of allowing the engine to be squeezed into a small space, the dimensions of the machine parts and the external dimensions of the machine and thus to reduce the weight of the machine.

Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung der Kolben und die Schubstange durch ein oder mehrere Systeme von Zahnrädern und Zahnstangen verbunden, welche je aus einem mit dem Schubstangenzapfen verbundenen Zahnrad und zwei in dieses eingreifenden Zahnstangen bestehen, von denen eine mit dem Kolben verbunden isst, während die andere feststeht.For this purpose, according to the invention, the piston and the push rod connected by one or more systems of gears and racks, which each of a gear connected to the push rod pin and two engaging in this There are racks, one of which is connected to the piston while the eats other is certain.

Dabei kann die Ausbildung dieses Ü bersetzungsgetriebes derart getroffen sein, daß der Kolben von seitlichen Drücken entlastet wird, wodurch ein Teil der Reibungsverluste im Motor vermieden und die Abnutzung des Kolbens vermindert wird.The training of this transmission gear can be made in this way be that the piston is relieved of lateral pressures, thereby part of the Friction losses in the engine are avoided and piston wear is reduced.

Bei Verwendung des Üb: rsetzungsgetriebes gemäß der Erfindung bei zwei- und mehrzylindrigen Kolbenmaschinen können zwei oder mehrere Kolben mittels je eines Übersetzungsgetriebes mit einer gemeinsamen Schubstange derart verbunden werden, daß Biegungsbeanspruchungen in dem Verbindungsstück zwischen den Kolben und der Schubstange infolge ungleicher Kolbendrücke durch eine gewisse Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Übersetzungsgetrieben aufgehoben werden. Diese Wechselwirkung wird durch eine zwangläufige Verbindung der Übersetzungszahnräder erzielt, und zwar derart, daß ausgleichende Drehmomente von dem Zahnrad oder den Zahnrädern eines mit höherem Kolbendruck betätigten. Getriebes auf entsprechende Zahnräder. eines weniger belasteten Getriebes übrtragen werden. Die ausgleichenden Drehmomente rufen entsprechende Reaktionskräfte an den festen Zahnstangen hervor, wodurch das Biegungsmoment in dem verbindenden Maschinenteil zwischen den Kolben und der gemeinsamen Schubstange aufgehoben wird.When using the transmission gear according to the invention at two- and multi-cylinder piston machines can use two or more pistons each of a transmission gear connected to a common push rod in this way that bending stresses in the connector between the pistons and the push rod due to unequal piston pressures due to a certain interaction between the different transmission gears are canceled. This interaction is achieved by a positive connection of the transmission gears, namely such that compensating torques from the gear or the gears of a operated with a higher piston pressure. Gearbox on corresponding gears. one less loaded transmission are carried over. Call the compensating torques corresponding reaction forces on the fixed racks, reducing the bending moment in the connecting machine part between the piston and the common push rod will be annulled.

Die letztere Einrichtung läßt sich vorzugsweise bei mehrzylindrigen, nach dem Viertaktprinzip arbeitenden. Verbrennungsmotoren verwerten, deren Kolben paarweise gleichläufig sind, aber mit abwechselnden Ausdehnungshuben .arbeiten. Diese Einrichtung kann aber auch bei anderen Verbrennungsmotoren mit Vorteil verwendet werden, und zwar bei Zweitaktmotoren, bei welchen beträchtliche Ungleichheiten der Kolbendrücke zusammenwirkender Kolben durch Fehlzündungen oder durch Ungleichförmigkeit der Brennstoffzufuhr in den verschiedenen Zylindern auftreten, können.The latter device can preferably be used with multi-cylinder, working on the four-stroke principle. Recycle internal combustion engines, their pistons are in the same direction in pairs, but work with alternating expansion strokes. However, this device can also be used with advantage in other internal combustion engines in two-stroke engines, which have considerable inequalities in the Piston pressures of cooperating pistons due to misfire or irregularity the fuel supply in the various cylinders can occur.

Die Erfindung ist offenbar nicht auf Verbrennungsmotoren beschränkt, sondern kann auch bei Kolbenmaschinen anderer Art mit Vorteil verwendet werden.The invention does not appear to apply to internal combustion engines limited, but can also be used with advantage in piston engines of other types.

Die Erfindung soll an Hand der beiliegenden, einige zweckentsprechende Ausführungsformen darstellenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Die verschiedenen Abbildungen haben folgende Bedeutung: Abb. i und 2 sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung.The invention is based on the enclosed, some appropriate to the purpose Embodiments illustrating drawings are described in more detail. The different Figures have the following meanings: Figures i and 2 are schematic representations to explain the principle of the invention.

Abb.3 ist ein schematisches Beispiel einer zweizylindrigen Maschine.Fig.3 is a schematic example of a two-cylinder machine.

Abb. q. ist ein Längsschnitt durch einen einzylindrigen Motor.Fig.q. is a longitudinal section through a single cylinder engine.

Abb. 5 ist ein Querschnitt nach Linie 5-5 in Abb. 4..Fig. 5 is a cross-section along line 5-5 in Fig. 4 ..

Abb. 6 zeigt eine Einzelheit der Abb. 4. und 5.Fig. 6 shows a detail of Figs. 4 and 5.

Abb.7 zeigt in achsialem Schnitt eine Abänderung der Ausführungsform nach Abb. q..Fig.7 shows a modification of the embodiment in an axial section according to fig. q ..

Abb.8 ist ein Längsschnitt nach Linie 8-8 in Abb. 7 und Abb.9 ein Querschnitt nach Linie 9-9 ü' Abb. 7.Fig.8 is a longitudinal section along line 8-8 in Fig. 7 and Fig.9 Cross-section along line 9-9 - Fig. 7.

Abb. io zeigt im Längsschnitt den unteren Teil der Zylinder und des Kurbelkastens eines zweizylindrigen Motors mit gemeinsamer Schubstange für beide Kolben, wobei die Übersetzungsgetriebe derart angeordnet sind, daß Biegungsbeanspruchungen in. dem Kreuzkopf zwischen den Kolben vermieden werden.Fig. 10 shows in longitudinal section the lower part of the cylinder and the Crankcase of a two-cylinder engine with a common push rod for both Pistons, the transmission gears being arranged in such a way that bending loads in. the cross head between the pistons can be avoided.

Abb. i i ist ein Schnitt nach Linie i i-i i in Abb. i o und Abb. 12 ein Schnitt nach Linie 12-12 in Abb. i i.Fig. I i is a section along line i i-i i in Fig. I o and Fig. 12 a section along line 12-12 in Fig. i i.

Abb. 13 zeigt in schematischer Darstellung die Wirkungsweise der Ausführung nach Abb. i o bis 12.Fig. 13 shows the mode of operation of the design in a schematic representation according to fig. i o to 12.

Abb. 14 isst ein Grundriß einer anderen Ausführungsform des Kreuzkopfes nach Abb. i o, und Abb. 15 zeigt einen Schnitt nach Linie 15-15 in Abb. 14.Fig. 14 is a plan view of another embodiment of the crosshead according to Fig. 10, and Fig. 15 shows a section along line 15-15 in Fig. 14.

In sämtlichen schematischen Abbildungen sind die festen und beweglichen Verzahnungen durch entsprechende Teilkreise bzw. Teillinien ersetzt.In all the schematic figures are the fixed and movable ones Toothings replaced by corresponding pitch circles or partial lines.

In Abb. i, welche das Prinzip der übertragungseinrichtung zwischen dem Kolben und der Schubstange veranschaulicht, bezeichnet i ein ,als Kreuzkopf dienendes Zahnrad, auf dessen Welle 2 das obere Ende der Schubstange 3 gelagert ist, und welches einerseits in eine feste Zahnstange ¢, anderseits in eine mit dem Kolben verbundene Zahnstange 5 eingreift. Die Kurbel ist mit 6 und die Kurbelwelle mit 7 bezeichnet. Bei der hin und her gehenden Bewegung der Zahnstange 5 rollt das Zahnrad i auf der festen Zahnstange 4., wobei der Schubstangenzapfen 2 eine zur Kolbenbewegung parallele Bahn beschreibt, deren Länge halb so groß ist wie der Kolbenweg. Der Kurbelarm ist folglich auf den vierten Teil des Kolbenweges verkleinert. Wie aus der Abb. i hervorgeht, ist der übertragungsmechanismus derart eingerichtet, daß der Abstand des Schubstangenzapfens 2 von dem äußeren Kolbenende während des abwärts gerichteten Kolbenhubes abnimmt und am kleinsten ist, wenn die Kurbel sich in ihrer untersten Stellung befindet.In Fig. I, showing the principle of the transmission device between the piston and the push rod illustrated, i denotes a, as a crosshead Serving gear, on the shaft 2 of which the upper end of the push rod 3 is mounted is, and which on the one hand in a fixed rack ¢, on the other hand in one with the Piston connected rack 5 engages. The crank is at 6 and the crankshaft denoted by 7. When the rack 5 moves back and forth, it rolls Gear i on the fixed rack 4., wherein the push rod pin 2 is a for Piston movement describes a parallel path, the length of which is half as large as the piston travel. The crank arm is consequently reduced to the fourth part of the piston travel. As Fig. i shows that the transmission mechanism is set up in such a way that that the distance of the push rod pin 2 from the outer piston end during the downward piston stroke decreases and is smallest when the crank is turned is in its lowest position.

Bei der Ausführung nach Abb.2 ist das obere Ende 2 der Schubstange 3 auf dem Zahnrad i exzentrisch gelagert, und zwar zweckmäßigerweise derart, daß der Schubstangenzapfen 2 beim Rollen des Zahnrades i sich zwischen der festen Zahnstange q. und einer zur letzteren parallelen, durch die Achse des Zahnrades gelegten Ebene bewegt. Die Abb. 2 stellt den Moment dar, in welchem sich die Kurbel 6 in ihrer tiefsten Lage befindet. Der Schubstangenzapfen 2 befindet sich dann in seiner höchsten Lage relativ zu dem Mittelpunkt des Zahnrades. Die Rollbewegung ist zweckmäßigerweise derart bemessen, daß der Schubstangenzapfen 2 während der Bewegung der Kurbel aus ihrer tiefsten in ihre höchste Lage bis zu einem im Verhältnis zur Mittelachse des Zahnrades tiefsten Punkt sinkt, welcher senkrecht unter der früher erwähnten höchsten relativen Lage liegt. Die Weglänge des Schubstangenzapfens wird also in diesem Falle noch mehr verkürzt, und der Kurbelarm wird im Vergleich zu dem in Abb. i dargestellten Falle um einen Betrag verkürzt, welcher dem halben Abstand zwischen den beiden Grenzlagen des Schubstangenzapfens 2 am Zahnrad gleichkommt. Durch Vergrößerung der Exzentrizität des Schubstangenzapfens 2 kann der Kurbelarm beliebig verkürzt werden. .In the version according to Fig. 2, the upper end 2 is the push rod 3 eccentrically mounted on the gear i, expediently in such a way that the push rod pin 2 when rolling the gear i between the fixed rack q. and a plane parallel to the latter and passing through the axis of the gearwheel emotional. Fig. 2 shows the moment in which the crank 6 is in their lowest position. The push rod pin 2 is then at its highest Position relative to the center of the gear. The rolling movement is expedient dimensioned so that the push rod pin 2 during the movement of the crank their lowest to their highest position up to one in relation to the central axis of the The lowest point of the gear goes down, which is vertically below the highest point mentioned earlier relative location. The path length of the push rod pin is in this case shortened even more, and the crank arm is compared to that shown in Fig. i Trap shortened by an amount which is half the distance between the two boundary layers of the pushrod pin 2 on the gear is the same. By increasing the eccentricity of the push rod pin 2, the crank arm can be shortened as required. .

Bei Anwendung der Einrichtung nach Abb. i bei Verbrennungs- oder Explosionsmotoren kann der Kolben durch zweckmäßige Wahl der Drehrichtung der Kurbelwelle von einem Teil des von der Schubstange ausgehenden seitlichen Druckes entlastet werden. Wenn nämlich die Kurbelbewegung den durch den Pfeil angegebenen Drehsinn hat, wird der seitliche Schubstangendruck während des Ausdehnungshubes von der festen Zahnstange 4. aufgenommen werden, dagegen wird die mit dein Kolben verbundene Zahnstange nur dem unbedeutenderen seitlichen Druck wähnend des Verdichtungshubes ausgesetzt. Man kann den Zylinder noch weiter vom seitlichen Druck entlasten durch Parallelverschiebung der Kurbelwelle in Richtung von der festen Zahnstange fort, wie in Abb.2 dargestellt. Die feste Zahnstange ¢ wird dann praktisch allein den seitlichen Schubstangendruck aufnehmen.When using the device according to Fig. I for internal combustion or explosion engines can the piston by appropriate choice of the direction of rotation of the crankshaft from one Part of the lateral pressure emanating from the push rod can be relieved. if namely the crank movement has the direction of rotation indicated by the arrow, the lateral push rod pressure during the expansion stroke of the fixed rack 4. be recorded, on the other hand, the rack connected to your piston is only exposed to the insignificant lateral pressure during the compression stroke. Man can further relieve the cylinder of lateral pressure by parallel displacement of the crankshaft in the direction away from the fixed rack as shown in Figure 2. the Fixed rack ¢ is then practically alone the side Record push rod pressure.

Abb. 3 zeigt schematisch eine zweizylindrige Maschine, bei der die beiden Zylinder oben miteinander in Verbindung stehen. Die mit den Kolben verbundenen Zahnstangen 5 greifen je in ein Zahnrad i ein. Diese Zahnräder i greifen je in eine von zwei Verzahnungen q. ein, die zu beiden Seiten eines Teiles der Scheidewand zwischen den Zylindern angeordnet sind. Die Zapfen 8 der Zahnräder i sind in einem in zweckmäßiger Weise geführten Kreuzkopf 9 gelagert, welcher den S.chubstangenzapfen 2 trägt. Der von der Schubstange 3 ausgehende seitliche Reaktionsdruck wird zum Teil von den festen Zahnstangen und zum Teil von den Führungen des Kreuzkopfes aufgenommen.Fig. 3 shows schematically a two-cylinder machine in which the both cylinders are connected to each other at the top. The ones connected to the pistons Racks 5 each mesh with a gear i. These gears i each mesh with one of two gears q. one that is on either side of part of the septum are arranged between the cylinders. The pins 8 of the gears i are in one supported in an expedient manner guided cross head 9, which the S. push rod pin 2 carries. The lateral reaction pressure emanating from the push rod 3 becomes the Part of the fixed racks and part of the guides of the cross head.

Bei den bis jetzt gezeigten Ausführungen des übersetzungsgetriebes besteht auch nach vollständiger Entlastung von dem durch die Schubstange ausgeübten Druck ein von der zu den Zahnstangen senkrechten Zahndruckkomponente herrührender seitlicher Druck auf den Kolben.In the versions of the transmission gear shown so far persists even after complete relief from that exerted by the push rod Pressure originating from the tooth pressure component perpendicular to the racks lateral pressure on the piston.

Bei den im folgenden beschriebenen Aus.-' führungsforme,n der Erfindung wird ;auch die Einwirkung dieser Zahndruckkomponente auf den Kolben ausgeschaltet, und zwar durch eine im Verhältnis zur Kolbenachse symmetrische Anordnung zweier zusammenwirkender Systeme von Zahnrädern und Zahnstangen, deren seitliche Zahndrücke einander in bezug auf den Kolben aufheben.In the embodiments described below, n of the invention is; the effect of this tooth pressure component on the piston is also eliminated, namely by an arrangement of two symmetricals in relation to the piston axis cooperating systems of gears and racks, their lateral tooth pressures cancel each other with respect to the piston.

Bei der Ausführung nach den Abb. 4. bis 6 Bind zwei feststehende Zahnstangen io einander diametral gegenüber in je einer rechteckigen Aussparung i i im unteren Teil der Zylinderwandung 12 angebracht. Die feststehenden Zahnstangen io sind mit Flanschen 13 versehen, welche an der Zylinderwandung festgeschraubt sind und gasdicht schließende Deckel für die Aussparungen i i bilden. In einer an der unteren Seite des Kolbens 1q. achsial angebrachten Hülse 15 ist das obere, zapfenförmig ausgebildete Ende 16 einer mit zwei Verzahnungen 17 versehenen Zahnstange 18 eingesetzt und festgeschraubt. Zwischen jeder der beweglichen Verzahnungen 17 und der gegenüberliegenden festen Verzahnung io ist j e ein Zahnrad i g angebracht, welches in die beiden zugeordneten Verzahnungen eingreift. Die beiden Zahnräder sind auf Zapfen 2o gelagert, welche durch zwei Platten 2 i getragen werden. Letztere bilden mit den. Zapfen 2o zusammen einen Kreuzkopf, an welchem die Schenkel 22 des oberen gabelförmigen Endes der Schubstange 3 mittels Zapfen 23 gelagert sind. Um eine gleichmäßige Rollbewegung der Zahnräder i9 auf den zugeordneten Verzahnungen zu erzielen und Stöße so--,vie Reibungsverluste infolge Abgleitens der Zahnköpfe in den Zahnzwischenräumen zu vermeiden, sind sowohl die Zahnräder i 9 als auch die Zahnstangen i o und 18 mit glatten Rollbahnen 2.1 bzw. 26 bzw. 25 versehen. Diese Rollbahnen der Zahnräder bestehen aus Ringen 24., welche an beiden Seiten der Zahnräder festgeschraubt sind, und deren ,äußerer Durchmesser gleich ist dem Teilkreisdurchmesser der Zahnräder. Diese Ringe 24. berühren die geraden Rollbahnen 26 und 25 an den beweglichen und feisten Zahnstangen i o und 18. Die Anordnung der geraden Rollbahnen 26, welche zugleich den Zweck erfüllen, die seitlichen Drücke der Schubstange aufzunehmen, geht am deutlichsten aus Abb.6 hervor. Die geraden glatten Rollbahnen 26 sind hier durch Schienen gebildet, deren Rollflächen in gleicher Höhe mit der Teillinie- der zugehörigen Zahnstange io liegen und welche an der Zahnstange mittels Schrauben 27 festgeschraubt sind. Die geraden glatten Rollbahnen 25 der beweglicher. Zahnstange 18 sind in ähnlicher Weise angeordnet.In the execution according to fig. 4 to 6 bind two fixed racks io diametrically opposite each other in a rectangular recess i i in the lower Part of the cylinder wall 12 attached. The fixed racks io are with Flanges 13 are provided which are screwed tightly to the cylinder wall and are gas-tight Form closing lids for the recesses i i. In one on the lower side of the piston 1q. axially attached sleeve 15 is the upper, peg-shaped End 16 of a toothed rack 18 provided with two teeth 17 is inserted and screwed tight. Between each of the movable teeth 17 and the opposite fixed Toothing io is attached to a gear i g, which is assigned to the two Gear teeth engages. The two gears are mounted on pins 2o, which be supported by two plates 2 i. The latter form with the. Cones 2o together a cross head on which the legs 22 of the upper fork-shaped end of the push rod 3 are mounted by means of pin 23. To ensure that the gears roll smoothly i9 to achieve on the assigned toothing and shocks so -, much friction losses to avoid slipping of the tooth tips in the interdental spaces are both the gears i 9 and the racks i o and 18 with smooth roller tracks 2.1 and 26 and 25 respectively. These roller tracks of the gears consist of rings 24., which are screwed on both sides of the gears, and their outer diameter is the same as the pitch circle diameter of the gears. These rings 24. touch the straight runways 26 and 25 on the movable and thick racks i o and 18. The arrangement of the straight runways 26, which also serve the purpose of Taking up the lateral pressures of the push rod is best shown in Fig. 6 emerged. The straight smooth runways 26 are formed here by rails, the The rolling surfaces are at the same height as the partial line of the associated rack io and which are screwed to the rack by means of screws 27. The straight ones smooth runways 25 the more movable. Racks 18 are arranged in a similar manner.

Durch die Verkürzung des Kurbelarmes auf die Hälfte seiner gewöhnlichen Länge kann auch die Schubstange um die Hälfte ihrer normalen Länge reduziert werden. Hierdurch ist es, wie aus Abb. q. hervorgeht, möglich geworden, die Abmessungen des Kurbelkastens 28 bedeutend zu verkleinern.By shortening the crank arm to half its normal In length, the push rod can also be reduced by half of its normal length. As a result, as shown in Fig. Q. it has become possible the dimensions of the crankcase 28 to be reduced significantly.

Da. der Kolben in der Ausführungsform nach Abb. 4. bis 6 durch die Rollbahnen 25 eine verlängerte Führung zwischen den Ringen 24. erhält, so kann er kürzer als bei gewöhnlichen Verbrennungsmotoren ausgeführt werden, es sei denn, daß die normale Kolbenlänge, wie bei Zweitaktmotoren, erforderlich ist, um die Ein- und Auslaßöffnungen des Zylinders ordnungsgemäß zu decken. Wenn eine normale Kolbenlänge aus dem letztgenannten Grunde beibehalten werden muß, so kann es zweckmäßig sein, die starre Zapfenverbindung zwischen dem Kolben und der Zahnstange 18 durch eine gelenkige Verbindung zu ersetzen.There. the piston in the embodiment according to Fig. 4. to 6 through the Roller tracks 25 receives an extended guide between the rings 24, so he can are shorter than with normal internal combustion engines, unless that the normal piston length, as in two-stroke engines, is necessary to and to cover the outlet openings of the cylinder properly. When a normal butt length must be retained for the latter reason, it may be appropriate to the rigid pin connection between the piston and the rack 18 by a to replace articulated connection.

Die Ausführung :nach Abb. 7 bis 9 unterscheidet sich von der eben beschriebenen hauptsächlich dadurch, daß die Ebene der s Kurbelbewegung zu der gemeinsamen Symmetrieebene der Zahnstangen senkrecht steht oder, mit anderen Worten, zu den Zahnradachsen parallel ist.The execution: according to fig. 7 to 9 differs from the one just described mainly by the fact that the plane of s crank motion to the common The plane of symmetry of the racks is perpendicular or, in other words, to the Gear axes is parallel.

Ferner sind die Übersetzungszahnräder i 9 in einem gemeinsamen Kreuzkopf 29 gelagert, der mit zwei zylindrisch bearbeiteten Lagerflächen 3o versehen ist, auf denen zwei Lagerringe 31 der Schubstange 3 gelagert sind. Die Achse der Schubstangenlager steht somit s in diesem Falle auf den Zahnradachsen senkrecht. Die Lagerringe 31 sind mit dem äußeren Schubstangenkopf 32 durch zwei parallele Arme 33 verbunden und zu einer durch den Kreuzkopf hindurchgehenden, parallelepipedisch geformten Bohrung 34 symmetrisch angeordnet. Durch diese Bohrung geht die mit dem Kolben 14 verbundene Zahnstange 18 hindurch und greift hier mit ihren in der Bohrung liegenden Zähnen 35 in die Zahnräder i 9 ein. Die Zahnräder i 9 sind aus zylindrischen Rollen herausgearbeitet, aus denen die Zähne ausgefräst sind, und zwar derart, daß die beiden Enden neben den Zähnen zwecks Lagerung der Zahnräder zylindrisch erhalten geblieben sind. Die Zahnräder i9 sind in Querbohrungen 36 im Kreuzkopf 29, deren Durchmesser demjenigen der zylindrischen Enden der Zahnräder gleichkommt, lose eingelegt und werden in ihrer Lage durch die Lagerringe 31 der Schubstange 3 gehalten, an welchen die sphärisch abgerundeten Enden 37 der Zahnrüder anliegen. Man kann in diesem Falle den Kreuzkopf als einen vergrößerten Schubstangenzapfen ansehen, welcher außer der gewöhnlichen Aufgabe noch diejenige erfüllt , als Lagerung der Zahnräder zu dienen. Der Kreuzkopf 29 ist mit vier Führungsleisten 38 versehen, welche paarweise die feststehenden Zahnstangen io umfassen. Diese Führungsleisten 38 gleiten längs entsprechenden Gleitbahnen an den Seiten der Zalin:stangen io und übertragen dabei die seitlichen Drücke der Schubstange auf diese Gleitbahnen. Die feststehenden Zahnstangen . io sind an einem Stahlring 39 festgeschraubt, welcher zwischen der unteren Kante des: Zylinders ia und einem an der oberen Kante des Kurbelkastens vorgesehenen Flansch 4o angebracht und mittels Schrauben 41 festgehalten ist.Furthermore, the transmission gears i 9 are mounted in a common cross head 29 which is provided with two cylindrically machined bearing surfaces 3o on which two bearing rings 31 of the push rod 3 are mounted. The axis of the push rod bearing is thus s perpendicular to the gear axles in this case. The bearing rings 31 are connected to the outer push rod head 32 by two parallel arms 33 and are arranged symmetrically to a parallelepiped-shaped bore 34 passing through the cross head. The toothed rack 18 connected to the piston 14 passes through this bore and here engages the gears i 9 with its teeth 35 located in the bore. The gears i 9 are machined from cylindrical rollers, from which the teeth are milled out, in such a way that the two ends next to the teeth have remained cylindrical for the purpose of mounting the gears. The gears i9 are loosely inserted into transverse bores 36 in the cross head 29, the diameter of which equals that of the cylindrical ends of the gears, and are held in their position by the bearing rings 31 of the push rod 3, on which the spherically rounded ends 37 of the gears rest. In this case, the cross head can be viewed as an enlarged push rod pin which, in addition to the usual task, also fulfills the function of supporting the gears. The cross head 29 is provided with four guide strips 38 which, in pairs, encompass the stationary racks. These guide strips 38 slide along corresponding slideways on the sides of the Zalin: rods and transfer the lateral pressures of the push rod to these slideways. The fixed racks. io are screwed to a steel ring 39, which is attached between the lower edge of the cylinder ia and a flange 4o provided on the upper edge of the crankcase and is held in place by means of screws 41.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführung werden Biegungsb,eanspruchungen. der Lagerzapfen, wie sie in den Lagerungen an den Platten a i bei der Ausführung nach Abb. 4 und 5 vorkommen, sowie durch diese hervorgerufene Reibungsverluste vermieden. Die Unterbringung des Getriebes innerhalb des engen Raumes in der Verlängerung des Zylinders wird durch die beschriebene Ausbildung der Zahnräder i 9 in Form von dünnen Rolleis ermöglicht.In the case of the last-described version, bending stresses are applied. the bearing journals, as they are in the bearings on the plates a i when executing occur according to Fig. 4 and 5, as well as avoided frictional losses caused by them. The accommodation of the gearbox within the narrow space in the extension of the The cylinder is formed by the described configuration of the gears i 9 in the form of thin Rolleis enables.

Bei der Ausführungsform nach Abb. io bis 12 (eines zweizylindrigen Verbrennungsmotors mit gemeinsamer Schubstange für beide Kolben) sind die Zahnräder i9 der flbersetzungsgetriebe, ebenso wie bei der zuletzt beschriebenen Ausführung, in Form von Rollen ausgebildet, welche zur Ebene der Kurbeibewegung parallel liegen, wobei aber die Zähne an den Enden der Rollen eingefräst sind, während die mittleren zylindrischen Tei=e 42 der Rollen in durchgehenden Bohrungen eines für beide Zylinder gemeinsamen Kreuzkopfes 43 melagert sind. Letzterer ist zwischen den Zahnstangen 18 der Kolben 14 angeordnet, ohne diese Stangen zu umfassen. Die Zahn-', räder i9 sind symmetrisch zu der durch die Kolbenachsen gelegten Ebene angeordnet, so daß Seitendrücke zwischen den Kolben und Zylindern, wie bei den Ausführungen nach Abb. 4. bis 9, vollständig aufgehoben werden. Die beiden Verzahnungen 35 jedes Zahnrades i9 greifen in je eine der beweglichen Zahnstangen 18 und in die gegenüberstehenden festen Zahnstangen io ein, welch letztere in diesem Falle in vierfacher Anzahl vorhanden sind. Der obere Teil 44 des Kreuzkopfes 43, den die beiden Arme 33 der Schubstange 3 gabelförmig umfassen, ist als Hülse ausgebildet, in welcher der mit den. oberen Enden der Arme 33 verbundene Schubstangenzapfen 45 senkrecht zu den Zahnrädern i9 gelagert ist. Die Enden des Zapfens 45 tragen Ringe 46, welche bei der Bewegung des Kreuzkopfes in Führungen 47 gleiten, die in der Wandung der Kurbelkammer 28 neingefräst sind. Gegebenenfalls kann der Zapfen 45 an den Enden mit Rädchen versehen sein, die in den Führungen rollen.In the embodiment according to Fig. 10 to 12 (a two-cylinder internal combustion engine with a common push rod for both pistons), the gears of the transmission, as in the last described embodiment, are designed in the form of rollers which are parallel to the plane of the crank movement, whereby but the teeth are milled at the ends of the rollers, while the central cylindrical parts 42 of the rollers are mounted in through bores of a cross head 43 common to both cylinders. The latter is arranged between the toothed racks 18 of the piston 14 without including these rods. The gears', wheels 19 are arranged symmetrically to the plane laid by the piston axes, so that side pressures between the pistons and cylinders, as in the designs according to Figs. 4 to 9, are completely eliminated. The two gears 35 of each gear i9 engage each one of the movable rack 18 and in the opposite fixed racks io a, the latter are present in this case in four-fold number. The upper part 44 of the cross head 43, which the two arms 33 of the push rod 3 include fork-shaped, is designed as a sleeve in which the with the. upper ends of the arms 33 connected push rod pin 45 is mounted perpendicular to the gears i9. The ends of the pin 45 carry rings 46 which, when the cross head moves, slide in guides 47 which are milled into the wall of the crank chamber 28. If necessary, the pin 45 can be provided at the ends with wheels that roll in the guides.

Durch die Verkürzung der Schubstange und die erhöhte Lagerung derselben im Kreuzkopf sowie durch die Ausnutzung des ganzen Raumes zwischen den Kolben zur Unterbringung des Getriebes wird eine bedeutende Verkleinerung der Abmessungen des Kurbelkastens ermöglicht, wobei trotzdem die Lager und Zahnhängen, wie die Abbildungen zeigen, reichlich bemessen werden können. Nur eh unbedeutender Zwischenraum trennt dieuntere Kante des Kreuzkopfes 43 von der Lagerhülse 49 des Kurbelzapfens 48, und die Kurbelwelle 5o ist in gleicher Höhe mit -den unteren Kanten der feststehenden Zahnstangen io gelagert. Sowohl bei dieser Ausführungsform wie bei Anwendung der Erfindung im allgemeinen sollen die übersetzenden Organe möglichst unmittelbar neben dem Zylinderende angeordnet werden, damit die mit der Erfindung verbundenen Vorteile vollständig ausgenutzt werden können. Die Verwendung einer einzigen Kurbel und einer einzigen Schubstange, welche beiden Kolben gemeinsam sind, hat offenbar den Vorteil, daß die Massenkräfte und dadurch die Beanspruchungen der Lager wesentlich verringert werden.By shortening the push rod and increasing its storage in the cross head as well as by utilizing the entire space between the pistons Housing the gearbox will significantly reduce the size of the Crankcase allows, but still the bearings and teeth hang, like the pictures show can be measured abundantly. Only insignificant space separates them anyway the lower edge of the cross head 43 from the bearing sleeve 49 of the crank pin 48, and the crankshaft 5o is level with the lower edges of the stationary one Gear racks stored OK. Both in this embodiment and when using the In general, the translating organs should be as close as possible to the invention the cylinder end are arranged, so that the advantages associated with the invention can be fully exploited. The use of a single crank and one single push rod, which are common to both pistons, apparently has the advantage that the inertia forces and thereby the stresses on the bearings are significantly reduced will.

Die Wirkungsweise der Ausführung nach Abb. i o bis i z soll an Hand der Abb. 13 erläutert werden, und zwar unter der Annahme, daß der betreffende Verbrennungsmotor nach dem Viertaktprinzip arbeitet, wobei die beiden Kolben sich gleichläufig bewegen in solcher Weise, daß der Saughub des einen Kolbens mit dem Ausdehnungshub des anderen zusammenfällt. In Abb. 13 - sind die Zahnräder ig durch ihre Teilkreise a, die beweglichen und feststehenden Zahnstangen 18 bzw. io durch die entsprechenden Teillinien ä bzw. c und der Kreuzkopf ¢3 durch die Zahnradachsen d dargestellt. In dem Augenblick z. B., in dem die Ausdehnungsperiode des linken Kolbens einsetzt, sei der Kolbendruck auf diesen Kolben gleich P. Wäre nun die direkte zwangläufige Verbindung mit den Zahnrädern des rechten Kolbens nicht vorhanden, so würde das auf die Zahnräder des linken Kolbens durch den Kolbendruck P ausgeübte Drehmoment an jeder der beiden zugehörigen feststehenden Zahnstangen eine Reaktionskraft hervorrufen. Der Kolbendruck nebst diesen Reaktionskräften würde dann auf den linken Teil des Kreuzkopfes ¢3 eine resultierende, abwärts gerichtete Kraft 2 P ausüben, und diese würde in Verbindung mit der gleich großen und aufwärts gerichteten Komponente des Schubstangendruckes ein Dreh- oder Biegungsmoment P # L auf den Kreuzkopf ausüben, wobei L den Abstand zwischen den Kolbenachsen bedeutet. Durch Vermittlung der Zahnräder ig werden aber diejenigen Drehmomente, welche sonst durch die von den feststehenden Zahnstangen des linken übersetzungsgetriebes ausgehenden Reaktionskräfte auf die Zahnräder ausgeübt werden, zum größten Teil auf die entgegengesetzten. Enden der Zahnräder übertragen, wodurch die betreffenden Zahnstangen entlastet und die feststehenden Zahnstangen des rechten Übersetzungsgetriebes in entsprechendem Maße belastet werden. Die senkrechten Komponenten der ,auf den Kreuzkopf wirkenden Kräfte werden sich somit in der Hauptsache so verteilen, wie Abb. 13 schematisch zeigt. Nach unten wirken die Kraft an den nach innen gekehrten Zähnen jedes der beiden lLnken Zahnräder und die Kraft an den nach außen gekehrten Zähnen jedes der beiden rechten Zahnräder. Nach oben wirkt die Kraft 2 P in der Mitte des Kreuzkopfes. Der auf den linken Teil des Kreuzkopfes wirkende Kolbendruck übt in bezug auf die Mittelebene 12-12 in Abb. i i .ein Drehmoment i/2 P # L aus; dieses wird aber durch ein entgegengesetztes und gleich großes Drehmoment aufgehoben, welches durch die auf den rechten Teil des Kreuzkopfes wirkenden Reaktionskräfte zustande kommt.The mode of operation of the embodiment according to fig one piston coincides with the expansion stroke of the other. In Fig. 13 - the gears ig are represented by their pitch circles a, the movable and fixed racks 18 and io by the corresponding sub-lines a and c and the cross head ¢ 3 by the gear axes d. At the moment z. B., in which the expansion period of the left piston begins, the piston pressure on this piston is equal to P. If the direct positive connection with the gears of the right piston were not available, this would be exerted on the gears of the left piston by the piston pressure P. Torque on each of the two associated fixed racks a reaction force cause. The piston pressure along with these reaction forces would then exert a resulting downward force 2 P on the left part of the cross head ¢ 3, and this, in conjunction with the equally large and upward component of the push rod pressure, would exert a torsional or bending moment P # L on the Exercise crosshead, where L is the distance between the piston axes. Through the mediation of the gears ig, however, those torques which are otherwise exerted on the gears by the reaction forces emanating from the fixed racks of the left-hand transmission are for the most part on the opposite ones. Transfer the ends of the gears, which relieves the load on the racks concerned and loads the fixed racks of the right transmission gear to a corresponding extent. The vertical components of the forces acting on the crosshead will therefore mainly be distributed as shown in Fig. 13. The force works downwards on the inward facing teeth of each of the two left gears and the power on the outward facing teeth of each of the two right gears. The force 2 P acts upwards in the middle of the cross head. The piston pressure acting on the left part of the cross head exerts a torque i / 2 P # L in relation to the center plane 12-12 in Fig. Ii. but this is canceled by an opposite and equally large torque, which comes about through the reaction forces acting on the right part of the cross head.

Bei der in Abb. 1¢ und 15 dargestellten abgeänderten Lageranordnung für die Schubstange 3 in dem Kreuzkopf ¢3 ist letzterer in der Mitte reit einer durchgehenden, senk-Bohrung versehen, welche -zur Aufnahme des oberen Endes 52 der Schubstange 3 dient, wobei der Zapfen ¢5 der letzteren in aufwärts gerichteten Augen 53 des Kreuzkopfes gelagert ist. Die beweglichen Zahnstangen müssen in diesem Falle etwas dicker ausgeführt werden als bei der vorher beschriebenen Ausführung.In the case of the modified bearing arrangement shown in Fig. 1 ¢ and 15 for the push rod 3 in the cross head 3, the latter is one in the middle continuous, countersunk-bore, which -for receiving the upper end 52 of the Push rod 3 is used, the pin ¢ 5 of the latter in upwardly directed eyes 53 of the cross head is mounted. The movable racks must in this case be made a little thicker than in the previously described version.

Die beschriebenen Ausführungen haben. in erster Linie den Zweck, :eine bedeutende Verminderung des Umfanges und des Gewichtes der Maschine zu erzielen, wobei zugleich vers hiedene andere Vorteile gewonnen werden, und zwar z. B. :eine Verringerung der innerhalb der Maschine. Die Erfindung ist offenbar nicht auf die dargestellten beschränkt, diese sind vielmehr als beispielsweise, zweckmäßige Durchführungsformen der Erfindung zu betrachten.Have the designs described. primarily the purpose: a to achieve a significant reduction in the size and weight of the machine, at the same time various other advantages are gained, namely z. Legs Reduction in the inside of the machine. The invention is apparently not based on that shown, these are rather than, for example, expedient forms of implementation to consider the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piston machine with push rod for transmission the movement of the piston on the crankshaft, characterized in that the piston. and the push rod to each other by one or more systems of. Gears and Racks. are connected, which each consist of: one with the push rod pin (2, 23, 30, 45) connected gear (1, a) and two meshing with this gear (5, ¢, 18, io, b, c), one of which (5, b) is connected to the piston, while the other (¢, io, c) is fixed by e.g. B. at the. Or extension of this is firmly stored.

2. Machine according to claim i, characterized in that the Gear (i, 1g) on the S lifting rod pin (2) or in one of the push rods (23, 30, 45) bearing crosshead (g, 43) is mounted.

3. Machine according to claim 1 and 2, characterized in that the push rod is connected to the gear (i) by a pin (2) which is mounted eccentrically on the gear so that it is closer to the stationary during the rolling movement of the gear Rack (¢) is located as the movable (5). ¢. Machine according to claims i to 3, characterized in that the fixed toothed racks (10) under the corresponding piston the side pressure of the push rod or most of this pressure z. B, by means of smooth roller tracks (25, 26) arranged next to the toothing of the racks (18, 10). 5. Machine according to claim i to 4 with pistons cooperating in pairs, characterized in that the cross head (9) of the push rod (3) carries two gears (i) which on the one hand each have one of the piston racks (5), on the other hand with an expedient mesh with the fixed rack (4) arranged between the gears. 6. Machine according to claim i to 4, characterized in that the fixed racks (io) are arranged in recesses (i 1) of the cylinder walls and are fastened by flanges (13) or the like, which optionally seal the recesses gas-tight. 7. "Machine according to claim i to 4, characterized in that two systems of gears (i9, a) and racks (io, 18, b) are arranged symmetrically to the piston axis, in such a way that the lateral tooth pressure components are related in their effects B. Machine according to Claims 1 to 4 and 7, characterized in that the plane of symmetry of the fixed toothed racks (io) coincides with the plane of the crank movement, so that the sideways directed components of the push rod pressure alternate with the fixed racks are received without being transmitted to the piston. 9. machine according to claim i to 4, 7 and 8, characterized in that the piston is rigidly connected to an axial, with symmetrically arranged teeth (17, 35) the rack is provided (18 , b) is connected, in which the gears (19, a) of the cross head (21, 29, 43) engage, so that the piston between the gears receives, as it were, an additional guide according to claims i to 4, 7 and 9, characterized in that the plane of the crank movement is parallel to the gear axles. i i. Machine according to Claims i to 4, 7 and io, characterized in that the gear wheels (i 9) are mounted in the push rod journal designed as a cross head (29). 12. Machine according to claim i to 4, 7, 1o and ii, characterized in that the gears (i 9) are designed in the form of rollers which are mounted in bores in the cross head (29) and through the cross head enclosing bearing sleeves (31 ) held by the push rod (3). 13. Machine according to claim i to 4, 7 and io to 12, characterized in that the movable rack (18) connected to the piston passes through a bore (34) of the cross head (29) to which the bearing sleeves (31 ) the push rod (3) are arranged symmetrically. 14. Machine according to claim i to 4, 7 and io to 13, characterized in that the cross head (29) is provided with guide strips (38) which slide on slideways which are formed by the side surfaces of the fixed racks (io). 15. Machine according to claim i to and 7, characterized in that two or more pistons are connected to a common push rod by means of a respective toothed gear (18, i9, io; b, a, c), the different toothed gears inevitably connected to one another in this way are that compensating torques are transmitted between the gears of unevenly loaded gears. 16. Machine according to claim i to 4, 7 and 15, characterized in that corresponding gears (i 9, a) are arranged in different gears on common shafts (42, d), 17. machine according to claim i to 4, 7 , 15 and 16, characterized in that the shafts (42) of the toothed wheels (i9) are mounted in a common cross head (43) articulated to the push rod (3). 18. Machine according to claim i to 4, 7 and 15 to 17, characterized in that the crankshaft (5o) is perpendicular to the gear axles. i g. Machine according to Claims 1 to 4, 7 and 15 to 18, characterized in that the cross head (43) is provided with cylindrical guide pins (45, 46), wheels or the like, which run in guides (47) and their common guides Axis is perpendicular to the plane laid by the piston axis. 2o. Machine according to claims i to 7 and 15 to i9, characterized in that i the push rod (3) is mounted in the cross head (43) in such a way that the plane of the gear axles (42) between the planes parallel to this plane through the crank pin (48 ) and the push rod pin i (45) is located.