EP0134880A1 - Piston machine - Google Patents

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Publication number
EP0134880A1
EP0134880A1 EP84101417A EP84101417A EP0134880A1 EP 0134880 A1 EP0134880 A1 EP 0134880A1 EP 84101417 A EP84101417 A EP 84101417A EP 84101417 A EP84101417 A EP 84101417A EP 0134880 A1 EP0134880 A1 EP 0134880A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow cylinder
piston
machine according
piston machine
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84101417A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Ahlgrimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0134880A1 publication Critical patent/EP0134880A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Definitions

  • the invention relates to a piston machine with at least one piston movable in a cylinder, to which a coupling is fastened which projects into an outer hollow cylinder, the longitudinal axis of which extends in the direction of a central axis passing through the cylinder and the lateral surface of which has at least one arcuate recess which tapers in the direction of the piston moving into the outer hollow cylinder from a wide opening over two sliding edges to a narrow curvature into which the sliding edges continuously merge and which in the area of their wide opening merges into an upper edge of the outer hollow cylinder facing the piston on which the couplings guided on the sliding edges are guided after leaving the recess with the outer hollow cylinder rotating about its longitudinal axis.
  • Piston machines of this type have proven themselves in practice as robust drive elements. They deliver a very high torque at relatively low speeds of around 1,000 rpm. They can also be changed easily. Gear wheels, shafts and other output means can be coupled directly to the hollow cylinder on the output side.
  • the object of the present invention is therefore to create a piston machine of the type mentioned in the introduction, in which the forces required for guiding the piston can be used economically.
  • At least one inner hollow cylinder is arranged concentrically to the outer hollow cylinder, which projects into the outer hollow cylinder and has at least one recess of the same design as the outer hollow cylinder in its outer surface and that the piston is coupled to all hollow cylinders, of which two are connected to each other in opposite directions.
  • the outer hollow cylinder surrounds the inner hollow cylinder with little play.
  • the dimensions of the piston machine increase only very slightly.
  • the storage of the inner hollow cylinder in the outer hollow cylinder can be carried out in a simple manner with small size differences.
  • the inner hollow cylinder is mounted within the outer hollow cylinder with a relatively large bearing corresponding to the dimensions of the outer hollow cylinder. If the forces transmitted from the piston to the hollow cylinder are introduced symmetrically, this also prevents the bearing of the inner hollow cylinder from being loaded asymmetrically. In this way too, the force generated by the piston can be converted as completely as possible into an output torque. Finally, the interior enclosed by the second hollow cylinder is large enough to to take up the piston.
  • Hollow cylinder and the inner hollow cylinder lying small distance reduces the risk that the outer dimensions of the clutch are so large that the forces introduced into the clutch can no longer be absorbed by this, because the torque generated in the clutch is too large.
  • a cylindrical recess 11, 12 is provided in the motor housing 5, 6 and extends in the direction of a central axis 13 of the pistons 1, 2.
  • the cylinders 3, 4 are also aligned in accordance with this central axis 13.
  • Hollow cylinders 14, 15 are rotatably supported in the recess 11, 12 about the central axis 13.
  • the bearing is carried out with the help of ball bearings 16, 17 which are fastened in the recess 11, 12 at their end 18, 19 facing away from the piston 1, 2.
  • Output shafts 20, 21 extend through these ball bearings 16, 17, which are fixedly connected to the hollow cylinder 14, 15 and extend in the direction of the central axis 13.
  • the output shafts 20, 21 can protrude into a gear 27 at their ends facing away from the hollow cylinders 14, 15.
  • Two gears 22, 28 form parts of this transmission 27 and are each attached to one of the output shafts 20, 21.
  • the hollow cylinders 14, 15 are designed as outer hollow cylinders, in the cavity 23, 24 of which inner hollow cylinders 25, 26 are arranged. Between the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26 there is a slight play 29, which on the one hand excludes contact between the inner hollow cylinders 25, 26 and the outer hollow cylinders 14, 15 and on the other hand the cavity 23, 24, which within the outer hollow cylinder 14, 15 is provided, optimally in favor of mounting the inner hollow cylinder 25, 26 uses.
  • the inner hollow cylinders 25, 26 are supported by means of ball bearings 30, 31 which are fastened within the cavity 23, 24.
  • Output shafts 32, 33 extend through the ball bearings 30, 31 and run through the output shafts 20, 21 designed as hollow shafts in the direction of the central axis 13.
  • the output shafts 32, 33 protrude from the output shafts 20, 21 at their ends 34, 35 facing the transmission 27 by a length 36, 37 which enables the attachment of gear wheels 38, 39.
  • These gears mesh with intermediate gears 40, 41, which in turn cooperate with driven gears 42, 43.
  • These driven gears 42, 43 are fastened on a gear shaft 44 which leads out of the gear 27 and leads to the drive of drive units.
  • gear wheels 45, 46 are also fastened on the gear shaft 44, which in turn are in engagement with the gear wheels 22, 28.
  • Both the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26 have lateral surfaces 47, 48; 49, 50, in which recesses 51, 52; 53, 54 are provided.
  • the recesses 51, 53 of the outer hollow cylinders 14, 15 essentially correspond in their design to the recesses 52, 54 of the inner hollow cylinders 25, 26.
  • These recesses 51, 52; 53, 54 are designed in the form of an arc, which extend from a wide opening 55 over straight sliding edges 56, 57 in the direction of a narrow curvature 58.
  • This narrow curvature 58 is at a height of the lateral surface 47, 48; 49, 50, which is about a third of the total height of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 of which the output shaft 20, 21; 32, 33 facing end.
  • the width of the opening 55 depends on the number of recesses 51, 52; 53, 54, which in the lateral surface 47, 48; 49, 50 are arranged. With a large diameter of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 a plurality of recesses 51, 52; 53, 54 via the lateral surface 47, 48; 49, 50 may be distributed. It is in the arrangement of the recesses 51, 52; 53, 54 make sure that the sliding edges 56, 57 do not steep Take the ascent from the narrow curve 58 towards the wide opening 55.
  • two recesses are made on the circumference of the hollow cylinder 14, 15; 23, 24 to be distributed. Between these two recesses 51, 51 a; 52, 52 a and 53, 53 a; 54, 54 a each have two narrow reversing edges 59, 59 a, in the area of which the sliding edge 56 of the one recess 51 merges into the sliding edge 57 of the recess 51 a adjacent to this sliding edge 56.
  • a coupling 60 is guided on the sliding edges 56, 57.
  • This is designed as a roller 61 which is rotatably mounted on an axle stub 62.
  • This stub axle 62 is fastened on the piston 1, 2 in the region of its piston skirt 63, 64 and protrudes from it in the radial direction.
  • the stub axle 62 is fastened in the region of an end 65, 66 of the piston 1, 2, which also protrudes from the cylinder 3, 4 when the piston 1, 2 with its piston crown 67, 68 facing away from the end 65, 66 into the Cylinder 3, 4 protrudes and reaches its top dead center.
  • the roller 61 is provided with several different tracks 69, 70, 71, 72, which serve to guide the coupling 60 on the sliding edges 56, 57 of both the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26.
  • the design of the gears 22, 28; 45, 46; 38, 39; 40, 41; 42, 43 takes place in such a way that the outer hollow cylinder 14 , 15 makes revolutions about its own axis, which take place at the same speed, but in the opposite direction of rotation as the revolutions, which the inner hollow cylinder 25, 26 makes.
  • the revolutions of the two outer hollow cylinders 14, 15 are so matched to the revolutions of the inner hollow cylinders 25, 26 that the reversing edges 59, 59 a days in the top dead center of the piston 1, 2 by a distance from the reversing edges 59, 59 a of the inner hollow cylinders 25, 26, which corresponds approximately to the diameter of the roller 61.
  • the piston 1, 2 moves in the direction of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 down.
  • the rollers 26 apply 61d ie sliding edges 56, 57 of the outer hollow cylinder 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinder 25, on the other hand, although they extend on different planes of rotation, their projections intersect but each other.
  • the coupling 60 is guided in a wedge 73 which is formed on the one hand by the sliding edge 56 of the outer hollow cylinder 14, 15 and on the other hand by the other sliding edge 57 of the inner hollow cylinder 25, 26.
  • this wedge 73 increases.
  • the clutch 60 transmits the force of the piston 1, 2 to the sliding edges 56, 57.
  • This force generates a torque in the outer hollow cylinders 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinders 25, 26 on the other hand, so that they rotate in opposite directions.
  • the torque of the outer hollow cylinder 14, 15 is transmitted from the output shaft 20, 21, the torque of the inner hollow cylinder 25, 26 from the output shaft 20, 21 into the transmission 27.
  • the intermediate gears 40, 41 ensure that the output torque of the output shaft 20, 21 can be taken over by the transmission shaft 44 in the same direction of rotation as the output torque of the output shaft 32, 33.
  • the piston machine can be operated with all conceivable drive means.
  • it can be operated with an expanding gas which is introduced into the cylinders 3, 4 and expands there.
  • the expanding gas drives the piston 1, 2 in the direction of the bottom dead center position in front of it.
  • the coupling 60 enlarges the wedge 73 and exerts forces on the sliding edges 56, 57. These forces offset the hollow cylinders 14, 15; 25. 26 in mutually opposite rotary movements.
  • the piston machine can also be operated as an internal combustion engine. In this case, unburned gases are fed into the cylinders 3, 4. In the case of spark ignition, these are ignited by spark plugs 75, 76.
  • the spark plugs 75, 76 are controlled by an ignition distributor (not shown), which is controlled depending on the arrangement of the cylinders 3, 4. For example, it is conceivable to operate the piston machine with only one cylinder 3, 4.
  • the boxer arrangement for cylinders 3, 4 described in the example is conceivable. Several boxer arrangements can be arranged side by side in a row. However, it is also possible to arrange a plurality of cylinders 3, 4 in a circular housing, so that the central axes 13 of all the pistons 1, 2 run in the direction of a center point.
  • the control of the inlet and outlet of the gases acting on the pistons 1, 2 can be carried out according to all aspects known from the conventional field of engine construction. For example, it is conceivable to stop the supply of fresh gas before the piston 1, 2 has reached its bottom dead center. In this case, the expansion energy of the gases in cylinders 3, 4 is used.
  • one or more rollers 61 can be rotatably mounted on the piston 1, 2 as a clutch 60.
  • a corresponding number of pairings for the roller 61 should be provided on the piston 1, 2.
  • only one recess 11, 12 in a hollow cylinder 14, 15; 25, 26 is provided.
  • only one roller 61 is rotatably mounted on the piston 1, 2. This roller slides over the upper edge of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 when the piston 1, 2 has reached its top dead center.

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Abstract

At least one piston moves in the cylinder of a piston machine. To this piston there is attached a coupling which protrudes into an outer hollow cylinder. The longitudinal axis of this hollow cylinder extends in the direction of a centre axis running through the cylinder. The sleeve surface of the hollow cylinder has at least one arc-shaped cut-out. Thus cut-out tapers in the direction of the piston which moves into the outer hollow cylinder, from a wide opening, via two sliding edges, to a narrow curve. The sliding edges transfer continuously into the curve, and run into an upper edge of the outer hollow cylinder, facing the piston, in the region of their wide opening. The couplings guided on the sliding edges are guided on this upper edge, after leaving the cut-out, by the outer hollow cylinder rotating about its longitudinal axis. Concentrically to the outer hollow cylinder there is arranged at least one inner hollow cylinder which protrudes into the outer hollow cylinder. In the sleeve surface of the inner hollow cylinder there is provided at least one cut-out of identical shape to the cut-out of the outer hollow cylinder. The piston is coupled to all the hollow cylinders. In each case two hollow cylinders are connected to one another, running in opposite directions. The outer hollow cylinder surrounds the inner hollow cylinder with a small amount of play.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit mindestens einem in einem Zylinder beweglichen Kolben, an dem eine Kupplung befestigt ist, die in einen äußeren Hohlzylinder hineinragt, dessen Längsachse sich in Richtung einer durch den Zylinder hindurchlaufenden Mittelachse erstreckt und dessen Mantelfläche mindestens eine bogenförmige Ausnehmung aufweist, die sich in Richtung des in den äußeren Hohlzylinders hineinfahrenden Kolbens von einer weiten Öffnung über zwei Gleitkanten zu einer engen Krümmung verjüngt, in die die Gleitkanten stetig übergehen und die im Bereich ihrer weiten Öffnung in eine dem Kolben zugewandte obere Kante des äußeren Hohlzylinders übergeht, auf der die auf den Gleitkanten geführten Kupplungen nach dem Verlassen der Ausnehmung bei sich um seine Längsachse drehenden äußeren Hohlzylinder geführt wird.The invention relates to a piston machine with at least one piston movable in a cylinder, to which a coupling is fastened which projects into an outer hollow cylinder, the longitudinal axis of which extends in the direction of a central axis passing through the cylinder and the lateral surface of which has at least one arcuate recess which tapers in the direction of the piston moving into the outer hollow cylinder from a wide opening over two sliding edges to a narrow curvature into which the sliding edges continuously merge and which in the area of their wide opening merges into an upper edge of the outer hollow cylinder facing the piston on which the couplings guided on the sliding edges are guided after leaving the recess with the outer hollow cylinder rotating about its longitudinal axis.

Derartige Kolbenmaschinen haben sich in der Praxis als robuste Antriebsorgane bewährt. Sie liefern )bei relativ niedrigen Drehzahlen von etwa 1000 U/min ein sehr hohes Drehmoment. Sie können darüber hinaus auf einfache Weise umgesteuert werden. Auf der Abtriebsseite können Getrieberäder, Wellen und andere Abtriebsmittel unmittelbar an den Hohlzylinder angekuppelt werden.Piston machines of this type have proven themselves in practice as robust drive elements. They deliver a very high torque at relatively low speeds of around 1,000 rpm. They can also be changed easily. Gear wheels, shafts and other output means can be coupled directly to the hollow cylinder on the output side.

Die Voraussetzung für die Funktion dieser Kolbenmaschine ist die Führung des Kolbens innerhalb des Zylinders. Auf den Kolben wird von dem sich um seine Längsachse drehenden Hohlzylinder ein Drehmoment übertragen, das auf den Kolben im Sinne einer Rotationsbewegung einwirkt. Aufgrund dieses Drehmomentes würde der Kolben Drehungen um seine Längsachse durchführen, wenn er nicht in Führungsnuten geführt werden würde, die sich parallel zur Richtung der Kolbenbewegungen erstrecken. Diese Nuten werden von entsprechenden Vorsprüngen beaufschlagt, die am Kolben bzw. an der Kolbenstange befestigt sind. Die Vorsprünge erzeugen in den Nuten Reibungswärme, die bei der Nutzung der der Kolbenmaschine zugeführten Energie verlorengeht. Darüber hinaus unterliegen sowohl die Nuten als auch die Vorsprünge einem beachtlichen Verschleiß, wenn sie nicht in besonderer Weise darauf vorbereitet werden, die auf sie einwirkenden Kräfte aufzunehmen. Sowohl die Vorsprünge als auch die Nut müssen zu diesem Zwecke mindestens einer Oberflächenhärtung unterworfen werden.The prerequisite for the function of this piston machine is the guidance of the piston within the cylinder. Torque is transmitted from the hollow cylinder rotating about its longitudinal axis to the piston, which acts on the piston in the sense of a rotational movement. Because of this torque, the piston would rotate about its longitudinal axis if it were not guided in guide grooves that extend parallel to the direction of the piston movements. These grooves are made by corresponding Projections acted on, which are attached to the piston or on the piston rod. The projections generate frictional heat in the grooves, which is lost when the energy supplied to the piston machine is used. In addition, both the grooves and the projections are subject to considerable wear if they are not specially prepared to absorb the forces acting on them. For this purpose, both the projections and the groove must be subjected to at least one surface hardening.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kolbenmaschine der einleitend genannten Art zu schaffen, bei der die zur Führung des Kolbens notwendigen Kräfte wirtschaftlich genutzt werden können.The object of the present invention is therefore to create a piston machine of the type mentioned in the introduction, in which the forces required for guiding the piston can be used economically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß konzentrisch zum äußeren Hohlzylinder mindestens ein innerer Hohlzylinder angeordnet ist, der in den äußeren Hohlzylinder hineinragt und in seiner Mantelfläche mindestens eine gleichgestaltete Ausnehmung wie der äußere Hohlzylinder aufweist und daß der Kolben an alle Hohlzylinder angekuppelt ist, von denen jeweils zwei einander gegenläufig miteinander verbunden sind.This object is achieved in that at least one inner hollow cylinder is arranged concentrically to the outer hollow cylinder, which projects into the outer hollow cylinder and has at least one recess of the same design as the outer hollow cylinder in its outer surface and that the piston is coupled to all hollow cylinders, of which two are connected to each other in opposite directions.

Bei dieser Kolbenmaschine wird von dem einen Hohlzylinder ein Drehmoment in den Kolben eingeleitet, dem das von dem anderen Hohlzylinder erzeugte Drehmoment entgegenwirkt. Da die Drehmomente einander gleich groß sind, heben sich die in den Kolben eingeleiteten Drehmomente gegeneinander auf. Der Kolben bleibt theoretisch in Rotationsrichtung kraftlos, so daß lediglich wenig aufwendige vertikale Führungen notwendig sind, um ein gegebenenfalls aufgrund der praktischen Durchführung doch noch zurückbleibendes Restdrehmoment aufnehmen zu können. Durch die Kompensation der beiden Drehmomente wird die vorher von der Führungsnut aufgenommene Kraft für Antriebszwecke nutzbar gemacht. Das ohnehin vorhandene hohe Drehmoment der Kolbenmaschine wird auf diese Weise noch erhöht. Darüber hinaus verringert sich die in das Gehäuse eingeleitete Reibungswärme um denjenigen Betrag, der von der Reibung des Vorsprungs innerhalb der Führungsnut erzeugt wurde. Schließlich verringern sich die in der Führungsnut wirksamen Kräfte, so daß die Führungsnut nicht mehr wie bisher mit einer gehärteten Laufoberfläche hergestellt werden muß.In this piston machine, a torque is introduced from the one hollow cylinder into the piston, which is counteracted by the torque generated by the other hollow cylinder. Since the torques are equal to one another, the torques introduced into the pistons cancel each other out. The piston remains theoretically ineffective in the direction of rotation, so that only little complicated vertical guides are necessary in order to be able to absorb a residual torque that may still remain due to the practical implementation. By compensating the two torques, the force previously absorbed by the guide groove is used for drive purposes made cash. The high torque of the piston machine, which is present anyway, is increased in this way. In addition, the frictional heat introduced into the housing is reduced by the amount that was generated by the friction of the projection within the guide groove. Finally, the forces acting in the guide groove are reduced, so that the guide groove no longer has to be produced with a hardened running surface as before.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umgibt der äußere Hohlzylinder mit geringem Spiel den inneren Hohlzylinder. Auf diese Weise vergrößern sich die Abmaße der Kolbenmaschine nur sehr geringfügig. Außerdem kann bei geringen Größenunterschieden die Lagerung des inneren Hohlzylinders im äußeren Hohlzylinder auf einfache Weise durchgeführt werden. Der innere Hohlzylinder wird mit einem den Abmessungen des äußeren Hohlzylinders entsprechenden relativ großen Lager innerhalb des äußeren Hohlzylinders gelagert. Bei symmetrischer Einleitung der vom Kolben auf den Hohlzylinder übertragenen Kräfte wird darüber hinaus verhindert, daß die Lagerung des inneren Hohlzylinders asymmetrisch belastet wird. Auch auf diese Weise kann die vom Kolben erzeugte Kraft möglichst vollständig in ein Abtriebsdrehmoment umgesetzt werden. Schließlich ist der vom zweiten Hohlzylinder umschlossene Innenraum groß genug, um
den Kolben aufzunehmen. Diese weist einen für die Übertragung der auftretenden Kräfte ausreichenden Durchmesser auf, der unwesentlich kleiner als der Durchmesser des Hohlraums ist, der vom inneren Hohlzylinder umschlossen wird. Schließlich vermittelt der geringe Abstand des äußeren Hohlzylinders vom inneren Hohlzylinder die Möglichkeit, am Kolben eine für beide Hohlzylinder geeignete Kupplung vorzusehen. Der zwischen dem äußerenAccording to a preferred embodiment of the invention, the outer hollow cylinder surrounds the inner hollow cylinder with little play. In this way, the dimensions of the piston machine increase only very slightly. In addition, the storage of the inner hollow cylinder in the outer hollow cylinder can be carried out in a simple manner with small size differences. The inner hollow cylinder is mounted within the outer hollow cylinder with a relatively large bearing corresponding to the dimensions of the outer hollow cylinder. If the forces transmitted from the piston to the hollow cylinder are introduced symmetrically, this also prevents the bearing of the inner hollow cylinder from being loaded asymmetrically. In this way too, the force generated by the piston can be converted as completely as possible into an output torque. Finally, the interior enclosed by the second hollow cylinder is large enough to
to take up the piston. This has a diameter which is sufficient for the transmission of the occurring forces and which is insignificantly smaller than the diameter of the cavity which is enclosed by the inner hollow cylinder. Finally, the short distance between the outer hollow cylinder and the inner hollow cylinder gives the possibility of providing a coupling on the piston that is suitable for both hollow cylinders. The one between the outside

Hohlzylinder und dem inneren Hohlzylinder liegende geringe Abstand verringert die Gefahr, daß die äußeren Abmessungen der Kupplung so groß werden, daß die in die Kupplung eingeleiteten Kräfte von dieser nicht mehr aufgenommen werden können, weil das in der Kupplung entstehende Drehmoment zu groß wird.Hollow cylinder and the inner hollow cylinder lying small distance reduces the risk that the outer dimensions of the clutch are so large that the forces introduced into the clutch can no longer be absorbed by this, because the torque generated in the clutch is too large.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.Further details of the invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which a preferred embodiment of the invention is illustrated, for example.

In den Zeichnungen zeigen:

  • Fig. 1 Eine räumliche Darstellung der wesentlichen Teile einer Kolbenmaschine als 3 Schemazeichnung,
  • Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Kolbenmaschine entsprechend der Schnittlinie in Figur 1 und
  • Fig. 3 eine Schemazeichnung der Abrollung von Hohlzylindern.
The drawings show:
  • 1 is a spatial representation of the essential parts of a piston machine as a 3 schematic drawing,
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a piston machine according to the section line in Figure 1 and
  • Fig. 3 is a schematic drawing of the unwinding of hollow cylinders.

Die in Figur 1 dargestellte Kolbenmaschine ist als Boxermotor mit zwei einander gegenläufigen Kolben 1, 2 ausgebildet. Die Kolben 1, 2 sind von Zylindern 3, 4 umgeben. Diese Zylinder 3, 4 sind mit Motorgehäusen 5, 6 über Schraubverbindungen 7, 8, 9, 10 fest verbunden.The piston machine shown in Figure 1 is designed as a boxer engine with two pistons 1, 2 running in opposite directions. The pistons 1, 2 are surrounded by cylinders 3, 4. These cylinders 3, 4 are firmly connected to motor housings 5, 6 via screw connections 7, 8, 9, 10.

In dem Motorgehäuse 5, 6 ist eine zylinderförmige Ausnehmung 11, 12 vorgesehen, die sich in Richtung einer Mittelachse 13 der Kolben 1, 2 erstreckt. Entsprechend dieser Mittelachse 13 sind auch die Zylinder 3, 4 ausgerichtet. In der Ausnehmung 11, 12 sind Hohlzylinder 14, 15 um die Mittelachse 13 drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt mit Hilfe von Kugellagern 16, 17, die in der Ausnehmung 11, 12 an ihrem dem Kolben 1, 2 abgewandten Ende 18, 19 befestigt sind. Durch diese Kugellager 16, 17 erstrecken sich Abtriebswellen 20, 21, die mit dem Hohlzylinder 14, 15 fest verbunden sind und in Richtung der Mittelachse 13 verlaufen. Die Abtriebswellen 20, 21 können an ihren den Hohlzylindern 14, 15 abgewandten Enden in ein Getriebe 27 hineinragen. Zwei Zahnräder 22, 28 bilden Teile dieses Getriebes 27 und sind auf je einer der Abtriebswellen 20, 21 befestigt.A cylindrical recess 11, 12 is provided in the motor housing 5, 6 and extends in the direction of a central axis 13 of the pistons 1, 2. The cylinders 3, 4 are also aligned in accordance with this central axis 13. Hollow cylinders 14, 15 are rotatably supported in the recess 11, 12 about the central axis 13. The bearing is carried out with the help of ball bearings 16, 17 which are fastened in the recess 11, 12 at their end 18, 19 facing away from the piston 1, 2. Output shafts 20, 21 extend through these ball bearings 16, 17, which are fixedly connected to the hollow cylinder 14, 15 and extend in the direction of the central axis 13. The output shafts 20, 21 can protrude into a gear 27 at their ends facing away from the hollow cylinders 14, 15. Two gears 22, 28 form parts of this transmission 27 and are each attached to one of the output shafts 20, 21.

Die Hohlzylinder 14, 15 sind als äußere Hohlzylinder ausgebildet, in deren Hohlraum 23, 24 innere Hohlzylinder 25, 26 angeordnet sind. Zwischen den äußeren Hohlzylindern 14, 15 und den inneren Hohlzylindern 25, 26 befindet sich ein geringes Spiel 29, das einerseits Berührungen zwischen den inneren Hohlzylindern 25, 26 und den äußeren Hohlzylindern 14, 15 ausschließt und andererseits den Hohlraum 23, 24, der innerhalb der äußeren Hohlzylinder 14, 15 vorgesehen ist, optimal zugunsten einer Lagerung des inneren Hohlzylinders 25, 26 nutzt. Die Lagerung der inneren Hohlzylinder 25, 26 erfolgt mit Hilfe von Kugellagern 30, 31, die innerhalb des Hohlraums 23, 24 befestigt sind. Durch die Kugellager 30, 31 erstrecken sich Abtriebswellen 32, 33, die durch die als Hohlwellen ausgebildeten Abtriebswellen 20, 21 in Richtung der Mittelachse 13 verlaufen. Die Abtriebswellen 32, 33 ragen aus den Abtriebswellen 20, 21 an deren dem Getriebe 27 zugewandten Enden 34, 35 um eine Länge 36, 37 heraus, die die Befestigung von Zahnrädern 38, 39, ermöglicht. Diese Zahnräder sind mit Zwischenzahnrädern 40, 41 im Eingriff, die ihrerseits mit Abtriebszahnrädern 42, 43 zusammenarbeiten. Diese Abtriebszahnräder 42, 43 sind auf einer Getriebewelle 44 befestigt, die aus dem Getriebe 27 herausführt und zum Antrieb von Antriebsaggregaten führt. Außer den Abtriebszahnrädern 42, 43 sind auf der Getriebewelle 44 auch Zahnräder 45, 46 befestigt, die ihrerseits mit den Zahnrädern 22, 28 im Eingriff sind.The hollow cylinders 14, 15 are designed as outer hollow cylinders, in the cavity 23, 24 of which inner hollow cylinders 25, 26 are arranged. Between the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26 there is a slight play 29, which on the one hand excludes contact between the inner hollow cylinders 25, 26 and the outer hollow cylinders 14, 15 and on the other hand the cavity 23, 24, which within the outer hollow cylinder 14, 15 is provided, optimally in favor of mounting the inner hollow cylinder 25, 26 uses. The inner hollow cylinders 25, 26 are supported by means of ball bearings 30, 31 which are fastened within the cavity 23, 24. Output shafts 32, 33 extend through the ball bearings 30, 31 and run through the output shafts 20, 21 designed as hollow shafts in the direction of the central axis 13. The output shafts 32, 33 protrude from the output shafts 20, 21 at their ends 34, 35 facing the transmission 27 by a length 36, 37 which enables the attachment of gear wheels 38, 39. These gears mesh with intermediate gears 40, 41, which in turn cooperate with driven gears 42, 43. These driven gears 42, 43 are fastened on a gear shaft 44 which leads out of the gear 27 and leads to the drive of drive units. In addition to the driven gear wheels 42, 43, gear wheels 45, 46 are also fastened on the gear shaft 44, which in turn are in engagement with the gear wheels 22, 28.

Sowohl die äußeren Hohlzylinder 14, 15 als auch die inneren Hohlzylinder 25, 26 besitzen Mantelflächen 47, 48; 49, 50, in denen Ausnehmungen 51, 52; 53, 54 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 51, 53 der äußeren Hohlzylinder 14, 15 entsprechen in ihrer Gestaltung im wesentlichen den Ausnehmungen 52, 54 der inneren Hohlzylinder 25, 26. Diese Ausnehmungen 51, 52; 53, 54 sind in Form eines Bogens ausgebildet, der sich von einer weiten Öffnung 55 über gerade Gleitkanten 56, 57 in Richtung auf eine enge Krümmung 58 erstrecken. Diese enge Krümmung 58 befindet sich in einer Höhe der Mantelfläche 47, 48; 49, 50, die etwa ein Drittel der Gesamthöhe der Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 von deren der Abtriebswelle 20, 21; 32, 33 zugewandten Ende ausmacht. Die Weite der Öffnung 55 richtet sich nach Anzahl der Ausnehmungen 51, 52; 53, 54, die in der Mantelfläche 47, 48; 49, 50 angeordnet sind. Bei einem großen Durchmesser der Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 können eine Vielzahl von Ausnehmungen 51, 52; 53, 54 über die Mantelfläche 47, 48; 49, 50 verteilt sein. Dabei ist bei der Anordnung der Ausnehmungen 51, 52; 53, 54 darauf zu achten, daß die Gleitkanten 56, 57 einen nicht zu steilen Anstieg von der engen Krümmung 58 in Richtung auf die weite Öffnung 55 nehmen. Im Regelfall werden zwei Ausnehmungen auf den Umfang des Hohlzylinders 14, 15; 23, 24 verteilt sein. Zwischen diesen beiden Ausnehmungen 51, 51 a; 52, 52 a bzw. 53, 53 a; 54, 54 a befinden sich jeweils zwei schmale Umsteuerkanten 59, 59 a, in deren Bereich die Gleitkante 56 der einen Ausnehmung 51 in die dieser Gleitkante 56 benachbarte Gleitkante 57 der Ausnehmung 51 a übergeht.Both the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26 have lateral surfaces 47, 48; 49, 50, in which recesses 51, 52; 53, 54 are provided. The recesses 51, 53 of the outer hollow cylinders 14, 15 essentially correspond in their design to the recesses 52, 54 of the inner hollow cylinders 25, 26. These recesses 51, 52; 53, 54 are designed in the form of an arc, which extend from a wide opening 55 over straight sliding edges 56, 57 in the direction of a narrow curvature 58. This narrow curvature 58 is at a height of the lateral surface 47, 48; 49, 50, which is about a third of the total height of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 of which the output shaft 20, 21; 32, 33 facing end. The width of the opening 55 depends on the number of recesses 51, 52; 53, 54, which in the lateral surface 47, 48; 49, 50 are arranged. With a large diameter of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 a plurality of recesses 51, 52; 53, 54 via the lateral surface 47, 48; 49, 50 may be distributed. It is in the arrangement of the recesses 51, 52; 53, 54 make sure that the sliding edges 56, 57 do not steep Take the ascent from the narrow curve 58 towards the wide opening 55. As a rule, two recesses are made on the circumference of the hollow cylinder 14, 15; 23, 24 to be distributed. Between these two recesses 51, 51 a; 52, 52 a and 53, 53 a; 54, 54 a each have two narrow reversing edges 59, 59 a, in the area of which the sliding edge 56 of the one recess 51 merges into the sliding edge 57 of the recess 51 a adjacent to this sliding edge 56.

Auf den Gleitkanten 56, 57 wird eine Kupplung 60 geführt. Diese ist als eine Rolle 61 ausgebildet, die drehbar auf einem Achsstumpf 62 gelagert ist. Dieser Achsstumpf 62 ist auf dem Kolben 1, 2 im Bereich seines Kolbenhemdes 63, 64 befestigt und ragt aus diesem in radialer Richtung heraus. Dabei wird der Achsstumpf 62 im Bereich eines Endes 65, 66 des Kolbens 1, 2 befestigt, das auch dann aus dem Zylinder 3, 4 herausragt, wenn der Kolben 1, 2 mit seinem dem Ende 65, 66 abgewandten Kolbenboden 67, 68 in den Zylinder 3, 4 hineinragt und seinen oberen Totpunkt erreicht. Die Rolle 61 ist mit mehreren verschiedenen Spuren 69, 70, 71, 72 versehen, die zur Führung der Kupplung 60 auf den Gleitkanten 56, 57 sowohl der äußeren Hohlzylinder 14, 15 als auch der inneren Hohlzylinder 25, 26 dienen.A coupling 60 is guided on the sliding edges 56, 57. This is designed as a roller 61 which is rotatably mounted on an axle stub 62. This stub axle 62 is fastened on the piston 1, 2 in the region of its piston skirt 63, 64 and protrudes from it in the radial direction. The stub axle 62 is fastened in the region of an end 65, 66 of the piston 1, 2, which also protrudes from the cylinder 3, 4 when the piston 1, 2 with its piston crown 67, 68 facing away from the end 65, 66 into the Cylinder 3, 4 protrudes and reaches its top dead center. The roller 61 is provided with several different tracks 69, 70, 71, 72, which serve to guide the coupling 60 on the sliding edges 56, 57 of both the outer hollow cylinders 14, 15 and the inner hollow cylinders 25, 26.

Die Auslegung der Zahnräder 22, 28; 45, 46; 38, 39; 40, 41; 42, 43 erfolgt in der Weise, daß der äußere Hohlzylinder 14,15 Umdrehungen um seine eigene Achse ausführt, die mit der gleichen Drehzahl, aber in entgegengesetzter Drehrichtung erfolgen wie die Umdrehungen, die der innere Hohlzylinder 25, 26 ausführt. Dabei sind die Umdrehungen der beiden äußeren Hohlzylinder 14, 15 so auf die Umdrehungen der inneren Hohlzylinder 25, 26 abgestimnt , daß die Umsteuerkanten 59, 59 a in der oberen Totpunkt tage des Kolbens 1, 2 um einen Abstand von den Umsteuerkanten 59, 59 a der inneren Hohlzylinder 25, 26 entfernt sind, der in etwa dem Durchmesser der Rolle 61 entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Rolle 61 in der oberen Totpunktlage des Kolbens 1, 2 zwischen den Umsteuerkanten 59, 59 a des äußeren Hohlzylinders 14, 15 einerseits und des inneren Hohlzylinders 25, 26 andererseits eine für ihn geeignete Auflage findet.The design of the gears 22, 28; 45, 46; 38, 39; 40, 41; 42, 43 takes place in such a way that the outer hollow cylinder 14 , 15 makes revolutions about its own axis, which take place at the same speed, but in the opposite direction of rotation as the revolutions, which the inner hollow cylinder 25, 26 makes. The revolutions of the two outer hollow cylinders 14, 15 are so matched to the revolutions of the inner hollow cylinders 25, 26 that the reversing edges 59, 59 a days in the top dead center of the piston 1, 2 by a distance from the reversing edges 59, 59 a of the inner hollow cylinders 25, 26, which corresponds approximately to the diameter of the roller 61. In this way it is ensured that the roller 61 in the top dead center position of the piston 1, 2 between the reversing edges 59, 59 a of the outer hollow cylinder 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinder 25, 26 on the other hand finds a suitable support.

In dieser Lage bewegt sich der Kolben 1, 2 in Richtung auf den Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 abwärts. Dabei beaufschlagen die Rollen 61 dieGleitkanten 56, 57 des äußeren Hohlzylinders 14, 15 einerseits und des inneren Hohlzylinders 25, 26 andererseits, die zwar auf verschiedenen Drehebenen verlaufen, deren Projektionen sich jedoch gegenseitig kreuzen. Auf diese Weise wird die Kupplung 60 in einem Keil 73 geführt, der einerseits von der Gleitkante 56 des äußeren Hohlzylinders 14, 15 und andererseits von der anderen Gleitkante 57 des inneren Hohlzylinders 25, 26 gebildet wird. Auf dem Weg des Kolbens 1, 2 aus seiner oberen Totpunktlage in seine untere Totpunktlage vergrößert sich dieser Keil 73. Dabei überträgt die Kupplung 60 die Kraft des Kolbens 1, 2 auf die Gleitkanten 56, 57. Diese Kraft erzeugt ein Drehmoment in den äußeren Hohlzylindern 14, 15 einerseits und den inneren Hohlzylindern 25, 26 andererseits, so daß diese sich in einander entgegengesetzte Richtungen drehen. Das Drehmoment der äußeren Hohlzylinder 14, 15 wird von der Abtriebswelle 20, 21, das Drehmoment des inneren Hohlzylinders 25, 26 von der Abtriebswelle 20, 21 in das Getriebe 27 übertragen. Die Zwischenzahnräder 40, 41 sorgen dafür, daß dasAbtriebsdrehmoment der Abtriebswelle 20, 21 mit der gleichen Drehrichtung von der Getriebewelle 44 übernommen werden kann wie das Abtriebsdrehmoment der Abtriebswelle 32, 33.In this position, the piston 1, 2 moves in the direction of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 down. The rollers 26 apply 61d ie sliding edges 56, 57 of the outer hollow cylinder 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinder 25, on the other hand, although they extend on different planes of rotation, their projections intersect but each other. In this way, the coupling 60 is guided in a wedge 73 which is formed on the one hand by the sliding edge 56 of the outer hollow cylinder 14, 15 and on the other hand by the other sliding edge 57 of the inner hollow cylinder 25, 26. On the way of the piston 1, 2 from its top dead center position to its bottom dead center position, this wedge 73 increases. The clutch 60 transmits the force of the piston 1, 2 to the sliding edges 56, 57. This force generates a torque in the outer hollow cylinders 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinders 25, 26 on the other hand, so that they rotate in opposite directions. The torque of the outer hollow cylinder 14, 15 is transmitted from the output shaft 20, 21, the torque of the inner hollow cylinder 25, 26 from the output shaft 20, 21 into the transmission 27. The intermediate gears 40, 41 ensure that the output torque of the output shaft 20, 21 can be taken over by the transmission shaft 44 in the same direction of rotation as the output torque of the output shaft 32, 33.

Im unteren Totpunkt des Kolbens 1, 2 befinden sich die äußeren Hohlzylinder 14, 15 einerseits und die inneren Hohlzylinder 25, 26 andererseits in einer Lage, in der die Kupplung 60 die e enge Krümmung 58 beaufschlagt. Beim Rücklauf des Kolbens 1, 2 in seine obere Totpunktlage wird die Kupplung von den Gleitkanten 56, 57 des äußeren Hohlzylinders 14, 15 einerseits und des inneren Hohlzylinders 25, 26 andererseits beaufschlagt. Dabei bildet die Gleitkante 56 des äußeren Hohlzylinders 14, 15 mit der Gleitkante 57 des inneren Hohlzylinders 25, 26 ähnlich wie bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 1, 2 einen Keil 73, dessen von den Gleitkanten 56, 57 gebildeten Schenkel immer kürzer werden, je mehr sich der Kolben 1, 2 seiner oberen Totpunktlage annähert. Dabei wandert der Scheitel des Winkels, den die Gleitkanten 56, 57 bilden, immer weiter in Richtung auf die Umsteuerkante 59, 59 a und drückt dabei die Kupplung 60 vor sich her. Im Bereich der oberen Totpunktlage überspringt die Kupplung 60 die Umsteuerkante 59, 59 a und gelangt damit in den Bereich der nächsten Paarung von Gleitkanten 56, 57, deren Keil 73 sich vergrößert, je mehr sich der Kolben seiner unteren Totpunktlage wieder annähert.At the bottom dead center of the piston 1, 2, the outer hollow cylinders 14, 15, on the one hand, and the inner hollow cylinders 25, 26, on the other hand, are in a position in which the coupling 60 acts on the narrow curvature 58. When the piston 1, 2 returns to its top dead center position, the coupling is acted upon by the sliding edges 56, 57 of the outer hollow cylinder 14, 15 on the one hand and of the inner hollow cylinder 25, 26 on the other hand. The sliding edge 56 of the outer hollow cylinder 14, 15 forms a wedge 73 with the sliding edge 57 of the inner hollow cylinder 25, 26 similarly to the downward movement of the piston 1, 2, the legs of which are formed by the sliding edges 56, 57, the shorter the more the piston 1, 2 approaches its top dead center position. The apex of the angle formed by the sliding edges 56, 57 moves ever further in the direction of the reversing edge 59, 59 a and thereby presses the clutch 60 in front of it. In the area of the top dead center position, the clutch 60 jumps over the reversing edge 59, 59 a and thus reaches the area of the next pairing of sliding edges 56, 57, the wedge 73 of which increases as the piston approaches its bottom dead center position again.

Die Kolbenmaschine kann mit allen denkbaren Antriebsmitteln betrieben werden. Beispielsweise kann sie mit einem expandierenden Gas betrieben werden, das in die Zylinder 3, 4 eingeleitet wird und dort expandiert. Dabei treibt das expandierende Gas den Kolben 1, 2 in Richtung auf die untere Totpunktlage vor sich her. Während der Abwärtsbewegung vergrößert die Kupplung 60 den Keil 73 und übt dabei Kräfte auf die Gleitkanten 56, 57 aus. Diese Kräfte versetzen die Hohlzylinder 14, 15; 25. 26 in einander entgegengesetzte Drehbewegungen.The piston machine can be operated with all conceivable drive means. For example, it can be operated with an expanding gas which is introduced into the cylinders 3, 4 and expands there. The expanding gas drives the piston 1, 2 in the direction of the bottom dead center position in front of it. During the downward movement, the coupling 60 enlarges the wedge 73 and exerts forces on the sliding edges 56, 57. These forces offset the hollow cylinders 14, 15; 25. 26 in mutually opposite rotary movements.

Die Einwirkung dieser Kräfte hört auf, sobald der Kolben 1, 2 seine untere Totpunktlage erreicht hat. Aufgrund des Beharrungsvermögens der sich in Bewegung befindlichen Massen drehen sich jedoch die Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 weiter. Dadurch verschieben sich auch die Ausnehmungen 51 gegeneinander. Die Gleitkanten 56, 57 schieben die Rolle 61 vor sich her. Dadurch gleitet der Kolben 1, 2 in Richtung auf seine obere Totpunktlage und schiebt das expandierte Gas vor sich her, so daß dieses aus Auslaßöffnungen 74 aus dem Zylinder 3, 4 entweichen kann. Die Auslaßöffnungen 74 werden beispielsweise über nicht dargestellte Schieber gesteuert, die unmittelbar mit dem Kolben 1, 2 in Verbindung stehen können. Es ist jedoch auch denkbar, die Schieber über die Abtriebswelle zu steuern.The action of these forces ceases as soon as the piston 1, 2 has reached its bottom dead center position. Due to the persistence of the moving masses, however, the hollow cylinders 14, 15; 25, 26 further. As a result, the recesses 51 also move relative to one another. The sliding edges 56, 57 push the roller 61 in front of it. As a result, the piston 1, 2 slides towards its top dead center position and pushes the expanded gas in front of it so that it can escape from the outlet openings 74 from the cylinder 3, 4. The outlet openings 74 are controlled, for example, by slides, not shown, which can be connected directly to the piston 1, 2. However, it is also conceivable to control the slider via the output shaft.

Die Kolbenmaschine kann auch als Verbrennungsmotor betrieben werden. In diesem Falle werden unverbrannte Gase in die Zylinder 3, 4 eingesteuert. Diese werden im Falle der Fremdzündung von Zündkerzen 75, 76 gezündet. Die Steuerung der Zündkerzen 75, 76 erfolgt von einem nicht dargestellten Zündverteiler, der je nach der Anordnung der Zylinder 3, 4 gesteuert wird. Beispielsweise ist es denkbar, die Kolbenmaschine nur mit einem Zylinder 3, 4 zu betreiben. Daneben ist die im Beispiel beschreibene Boxeranordnung für die Zylinder 3, 4 denkbar. Mehrere Boxeranordnungen können in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Zylinder 3, 4 in einem kreisförmigen Gehäuse anzuordnen, so daß die Mittelachsen 13 sämtlicher Kolben 1, 2 in Richtung auf einen Mittelpunkt verlaufen.The piston machine can also be operated as an internal combustion engine. In this case, unburned gases are fed into the cylinders 3, 4. In the case of spark ignition, these are ignited by spark plugs 75, 76. The spark plugs 75, 76 are controlled by an ignition distributor (not shown), which is controlled depending on the arrangement of the cylinders 3, 4. For example, it is conceivable to operate the piston machine with only one cylinder 3, 4. In addition, the boxer arrangement for cylinders 3, 4 described in the example is conceivable. Several boxer arrangements can be arranged side by side in a row. However, it is also possible to arrange a plurality of cylinders 3, 4 in a circular housing, so that the central axes 13 of all the pistons 1, 2 run in the direction of a center point.

Die Steuerung des Ein- bzw. Auslasses der den Kolben 1, 2 beaufschlagenden Gase kann nach allen aus dem konventionellen Bereich des Kraftmaschinenbaus bekannten Gesichtspunkten erfolgen. Beispielsweise ist es denkbar, die Zufuhr von Frischgas zu beenden, bevor der Kolben 1, 2 seinen unteren Totpunkt erreicht hat. In diesem Falle wird die Expansionsenergie der im Zylinder 3, 4 befindlichen Gase genutzt.The control of the inlet and outlet of the gases acting on the pistons 1, 2 can be carried out according to all aspects known from the conventional field of engine construction. For example, it is conceivable to stop the supply of fresh gas before the piston 1, 2 has reached its bottom dead center. In this case, the expansion energy of the gases in cylinders 3, 4 is used.

Je nach der Anzahl der Ausnehmungen 11, 12, die in dem Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 vorgesehen sind, können am Kolben 1, 2 als Kupplung 60 eine oder mehrere Rollen 61 drehbar gelagert sein. Bei einer zweckmäßigerweise anzustrebenden geraden Anzahl von Ausnehmungen 11, 12 sollten am Kolben 1, 2 eine entsprechende Anzahl von Paarungen für die Rolle 61 vorgesehen sein. Dabei ist es jedoch denkbar, daß auch nur eine Ausnehmung 11, 12 in einem Hohlzylinder 14, 15; 25, 26 vorgesehen ist. In diesem Falle ist nur eine Rolle 61 am Kolben 1, 2 drehbar gelagert. Diese Rolle gleitet über den der weiten Öffnung 55 benachbarten oberen Rand der Hohlzylinder 14, 15; 25, 26, wenn der Kolben 1, 2 seinen oberen Totpunkt erreicht hat.Depending on the number of recesses 11, 12 in the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 are provided, one or more rollers 61 can be rotatably mounted on the piston 1, 2 as a clutch 60. In the case of an even number of recesses 11, 12 which is expediently desired, a corresponding number of pairings for the roller 61 should be provided on the piston 1, 2. However, it is conceivable that only one recess 11, 12 in a hollow cylinder 14, 15; 25, 26 is provided. In this case, only one roller 61 is rotatably mounted on the piston 1, 2. This roller slides over the upper edge of the hollow cylinder 14, 15; 25, 26 when the piston 1, 2 has reached its top dead center.

Trotz weitgehender Kompensation der Drehmomente, die von den äußeren Hohlzylinder 14, 15 einerseits und den inneren Hohlzylindern 25, 26 andererseits in den Kolben 1, 2 eingeleitet werden, kann insbesondere aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten ein Restdrehmoment in den Kolben 1, 2 eingeleitet werden. In vielen Fällen ist dieses Restdrehmoment so klein, daß eine geringe Drehung des Kolbens 1, 2 die Funktionsfähigkeit der Kolbenmaschine nicht beeinträchtigt. Andererseits ist es jedoch denkbar, den Kolben 1, 2 aus Gründen zusätzlicher Sicherheit in Nuten 77, 78 zu führen, die sich innerhalb der Zylinder 3, 4 in Bewegungsrichtung des Kolbens 1, 2 erstrecken. In diesen Nuten 1, 2 können die Achsstümpfe 62 bzw. 1 Verlängerungen der Rollen 61 geführt werden.Despite extensive compensation of the torques which are introduced into the pistons 1, 2 by the outer hollow cylinders 14, 15 on the one hand and the inner hollow cylinders 25, 26 on the other hand, a residual torque can be introduced into the pistons 1, 2 in particular due to manufacturing inaccuracies. In many cases, this residual torque is so small that a slight rotation of the piston 1, 2 does not affect the functionality of the piston machine. On the other hand, however, it is conceivable for the pistons 1, 2 to be guided in grooves 77, 78 for reasons of additional security which extend within the cylinders 3, 4 in the direction of movement of the pistons 1, 2. In these grooves 1, 2, the stub axles 62 or 1 extensions of the rollers 61 are performed.

Claims (29)

1. Kolbenmaschine mit mindestens einem in einem Zylinder beweglichen Kolben, an dem eine Kupplung befestigt ist, die in einen äußeren Hohlzylinder hineinragt, dessen Längsachse sich in Richtung einer durch den Zylinder hindurchlaufenden Mittelachse erstreckt und dessen Mantelfläche mindestens eine bogenförmige Ausnehmung aufweist, die sich in Richtung des in den äußeren Hohlzylinder hineinfahrenden Kolbens von einer weiten Öffnung über zwei Gleitkanten zu einer engen Krümmung verjüngt, in die die Gleitkanten stetig übergehen, und die im Bereich ihrer weiten Öffnung in eine dem Kolben zugewandte obere Kante des äußeren Hohlzylinders übergeht , auf der die auf den Gleitkanten geführten Kupplungen nach dem Verlassen der Ausnehmung bei sich um seine Längsachse drehenden äußeren Hohlzylinder geführt wird , dadurch gekennzeichnet , daß konzentrisch zum äußeren Hohlzylinder (14, 15) mindestens ein innerer Hohlzylinder (25, 26) angeordnet ist, der in den äußeren Hohlzylinder (14, 15) hineinragt und in seiner Mantelfläche (47, 48; 49, 50) mindestens eine gleichgestaltete Ausnehmung (51, 52; 53, 54) wie der äußere Hohlzylinder (14, 15) aufweist und daß der Kolben (1, 2) an alle Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) angekuppelt ist, von denen jeweils zwei einander gegenläufig miteinader verbunden sind.1. Piston machine with at least one piston movable in a cylinder, to which a clutch is fastened which projects into an outer hollow cylinder, the longitudinal axis of which extends in the direction of a central axis passing through the cylinder and the lateral surface of which has at least one arcuate recess which extends into Direction of the piston moving into the outer hollow cylinder tapers from a wide opening over two sliding edges to a narrow curvature into which the sliding edges continuously merge, and which in the area of their wide opening merges into an upper edge of the outer hollow cylinder facing the piston, on which the Couplings guided on the sliding edges after leaving the recess in the case of an outer hollow cylinder rotating about its longitudinal axis, characterized in that at least one inner hollow cylinder (25, 26) is arranged concentrically with the outer hollow cylinder (14, 15) and protrudes into and in the outer hollow cylinder (14, 15) The lateral surface (47, 48; 49, 50) has at least one recess (51, 52; 53, 54) of the same design as the outer hollow cylinder (14, 15) and that the piston (1, 2) is connected to all hollow cylinders (14, 15; 25, 26) is coupled, two of which are connected to each other in opposite directions. 2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlzylinder (14, 15) mit geringem Spiel (29) den inneren Hohlzylinder (25, 26) umgibt.2. Piston machine according to claim 1, characterized in that the outer hollow cylinder (14, 15) surrounds the inner hollow cylinder (25, 26) with little play (29). 3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) an ihren von den weiten Öffnungen (55) abgewandten En- den mit je einerAbtriebswelle (20, 21; 32, 33) versehen sind, dessen Mittelachse in Ridhtung der Mittelachse (13) des jeweiligen Hohlzylinders (14, 15; 25, 26) verläuft.3. Piston machine according to claim 1 and 2, characterized in that the hollow cylinders (14, 15; 25, 26) En facing away from their from the wide openings (55) - to an output shaft each (20, 21; 32, 33) provided are, the central axis of which runs in the direction of the central axis (13) of the respective hollow cylinder (14, 15; 25, 26). 4. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (20, 21) des äußeren Hohlzylinders (14, 15) als Hohlwelle ausgebildet ist, durch die sich die Abtriebswelle (32, 33) des inneren Hohlzylinders (25, 26) erstreckt.4. Piston machine according to claim 1 to 3, characterized in that the output shaft (20, 21) of the outer hollow cylinder (14, 15) is designed as a hollow shaft through which the output shaft (32, 33) of the inner hollow cylinder (25, 26th ) extends. 5. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtriebswellen (20, 21; 32, 33) über entsprechende Zahnräder (22, 28; 38, 39; 40, 41; 42, 43; 45, 46) zu einem Getriebe (27) verbunden sind.5. Piston machine according to claim 1 to 4, characterized in that the two output shafts (20, 21; 32, 33) via corresponding gears (22, 28; 38, 39; 40, 41; 42, 43; 45, 46) a transmission (27) are connected. 6. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlzylinder (25, 26) im äußeren Hohlzylinder (14, 15) drehbar gelagert ist.6. Piston machine according to claim 1 to 5, characterized in that the inner hollow cylinder (25, 26) in the outer hollow cylinder (14, 15) is rotatably mounted. 7. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (60) als mindestens eine am Kolben (1, 2) drehbar gelagerte Rolle (61) ausgebildet ist, die mit den Gleitkanten (56, 57) der Ausnehmungen (51, 52; 53, 54) aller Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) im Eingriff ist.7. Piston machine according to claim 1 to 6, characterized in that the clutch (60) is designed as at least one on the piston (1, 2) rotatably mounted roller (61) with the sliding edges (56, 57) of the recesses (51st , 52; 53, 54) of all hollow cylinders (14, 15; 25, 26) is engaged. 8. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander diametral auf den Mantelflächen (47, 48; 49, 50) der Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) liegende Ausnehmungen (51, 52; 53, 54) an jedem der beiden Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) vorgesehen sind.8. Piston machine according to claim 1 to 7, characterized in that at least two mutually diametrically on the lateral surfaces (47, 48; 49, 50) of the hollow cylinder (14, 15; 25, 26) lying recesses (51, 52; 53, 54 ) are provided on each of the two hollow cylinders (14, 15; 25, 26). 9. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein gerades Vielfaches von Ausnehmungen (51, 52; 53, 54) in jedem der Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) angeordnet ist und je zwei Ausnehmungen (51, 52; 53, 54) einander auf der Mantelfläche (47, 48; 49, 50) diametral liegen.9. Piston machine according to claim 1 to 8, characterized in that an even multiple of recesses (51, 52; 53, 54) is arranged in each of the hollow cylinders (14, 15; 25, 26) and two recesses (51, 52 ; 53, 54) lie diametrically opposite one another on the lateral surface (47, 48; 49, 50). 10. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander benachbarte Gleitkanten (56, 57) von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (51, 52; 53, 54) sich am weitesten in schmalen Umsteuerkanten (59, 59 a) annäheren.10. Piston machine according to claim 1 to 9, characterized in that two mutually adjacent sliding edges (56, 57) of recesses arranged next to one another (51, 52; 53, 54) most closely approximate in narrow reversing edges (59, 59 a). 11. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Totpunkt des Kolbens (1, 2) die Umsteuerkanten (59, 59 a) des äußeren Hohlzylinders (14, 15) um einen Abstand gegenüber den Umsteuerkanten (59, 59 a) des inneren Hohlzylinders (25, 26) verschoben sind.11. Piston machine according to claim 1 to 10, characterized in that at the top dead center of the piston (1, 2), the reversing edges (59, 59 a) of the outer hollow cylinder (14, 15) by a distance from the reversing edges (59, 59 a ) of the inner hollow cylinder (25, 26) are displaced. 12. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand im wesentlichen dem Durchmesser einer Rolle (61) entspricht.12. Piston machine according to claim 1 to 11, characterized in that the distance substantially corresponds to the diameter of a roller (61). 13. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkanten (56, 57) des äußeren Hohlzylinders (14, 15) mit denjenigen des inneren Hohlzylinders (25, 26) wechselseitig einen Keil (73) bilden, dessen Scheitelpunkt eine Führung für die in Richtung einer Mittelachse (13) des Zylinders (3, 4) bewegte Rolle (61) bildet.13. Piston machine according to claim 1 to 12, characterized in that the sliding edges (56, 57) of the outer hollow cylinder (14, 15) with those of the inner hollow cylinder (25, 26) mutually form a wedge (73), the apex of which is a guide for the roller (61) moving in the direction of a central axis (13) of the cylinder (3, 4). 14. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rolle (61) eine der Anzahl von ineinander angeordneten Hohlzylindern (14, 15; 25, 26) entsprechende Anzahl von Spuren (69, 70, 71, 72) vorgesehen sind.14. Piston machine according to claim 1 to 13, characterized in that on the roller (61) one of the number of mutually arranged hollow cylinders (14, 15; 25, 26) corresponding number of tracks (69, 70, 71, 72) are provided . 15. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtriebswellen (20, 21; 32, 33) über Zahnräder (22, 28; 40, 41; 42, 43; 45, 46) mit einer gemeinsamen Getriebewelle (44) verbunden sind.15. Piston machine according to claim 1 to 14, characterized in that the two output shafts (20, 21; 32, 33) via gears (22, 28; 40, 41; 42, 43; 45, 46) with a common gear shaft (44 ) are connected. 16. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer Abtriebswelle (20, 21) einer Paarung von Hohlzylindern (14, 15; 25, 26) ein deren Drehrichtung in die Drehrichtung der anderen Abtriebswelle (32, 33) umsetzendes Zwischenzahnrad (40, 41) zugeordnet ist.16. Piston machine according to claim 1 to 15, characterized in that in each case an output shaft (20, 21) of a pair of hollow cylinders (14, 15; 25, 26) whose direction of rotation in the direction of rotation of the other output shaft (32, 33) converting intermediate gear (40, 41) is assigned. 17. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1, 2) eine zur Aufnahme eines in ihn von den Hohlzylindern (14, 15; 25, 26) eingeleiteten Restdrehmomentes geeignete Führung aufweist.17. Piston machine according to claim 1 to 16, characterized in that the piston (1, 2) has a suitable for receiving a in it from the hollow cylinders (14, 15; 25, 26) residual torque suitable guide. 18. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung in Form von mindestens einer Nut (77, 78) ausgebildet ist, die sich in Richtung einer geradlinigen Längsverschiebung des Kolbens (1, 2) zum Hohlzylinder (14, 15; 25, 26) durch den Zylinder (3, 4) erstreckt und von einem am Kolben (1, 2) vorgesehenen Vorsprung beaufschlagt ist.18. Piston machine according to claim 1 to 17, characterized in that the guide is in the form of at least one groove (77, 78) which extends in the direction of a linear longitudinal displacement of the piston (1, 2) to the hollow cylinder (14, 15; 25, 26) extends through the cylinder (3, 4) and is acted upon by a projection provided on the piston (1, 2). 19. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorsprung eine am Kolben (1, 2) drehbar gelagerte Rolle (61) vorgesehen ist.19. Piston machine according to claim 1 to 18, characterized in that as a projection on the piston (1, 2) rotatably mounted roller (61) is provided. 20. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rollen (61) entsprechend der Anzahl von Ausnehmungen (11, 12) am Kolben (1, 2) einander diametral drehbar gelagert sind, von denen eine Paarung in Nuten (77, 78) geführt sind.20. Piston machine according to claim 1 to 19, characterized in that a plurality of rollers (61) corresponding to the number of recesses (11, 12) on the piston (1, 2) are rotatably supported diametrically, of which a pairing in grooves (77, 78) are performed. 21. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (3, 4) Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen (74) für den Zustrom bzw. Abstrom eines Arbeitsmittels vorgesehen sind.21. Piston machine according to claim 1 to 20, characterized in that in the cylinder (3, 4) inlet openings and outlet openings (74) are provided for the inflow or outflow of a working fluid. 22. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen (74) von Verschlußorganen gesteuert sind, die mit der Getriebewelle im Eingriff sind.22. Piston machine according to claim 1 to 21, characterized in that the inlet openings and outlet openings (74) are controlled by closure members which are in engagement with the gear shaft. 23. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschlußorgange Schieber vorgesehen sind.23. Piston machine according to claim 1 to 22, characterized in that slides are provided as closure members. 24. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschlußorgange Ventile vorgesehen sind.24. Piston machine according to claim 1 to 22, characterized in that valves are provided as closure members. 25. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Expansionsmaschine darstellt.25. Piston machine according to claim 1 to 24, characterized in that it represents an expansion machine. 26. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verbrennungskraftmaschine darstellt.26. Piston machine according to claim 1 to 25, characterized in that it represents an internal combustion engine. 27. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von ihnen einander in Form eines Boxermotors zugeordnet sind.27. Piston machine according to claim 1 to 26, characterized in that two of them are assigned to each other in the form of a boxer engine. 28. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Boxermotore in einer Reihe angeordnet sind.28. Piston machine according to claim 1 to 26, characterized in that at least two boxer engines are arranged in a row. 29. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf einem Kreis einander zugeordnet sind und die Abtriebswellen (20, 21; 32, 33) in Richtung auf einen gemeinsamen Mittelpunkt weisen.29. Piston machine according to claim 1 to 26, characterized in that several are assigned to each other on a circle and the output shafts (20, 21; 32, 33) point towards a common center.
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