EP0172832A1 - Conversion of oscillation forces into rotation forces - Google Patents

Conversion of oscillation forces into rotation forces

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EP0172832A1
EP0172832A1 EP19840903713 EP84903713A EP0172832A1 EP 0172832 A1 EP0172832 A1 EP 0172832A1 EP 19840903713 EP19840903713 EP 19840903713 EP 84903713 A EP84903713 A EP 84903713A EP 0172832 A1 EP0172832 A1 EP 0172832A1
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ellipse
oscillating
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crank
forces
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    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Definitions

  • the invention relates to the deflection of oscillating into rotating forces or movements.
  • the movement of the connecting rod creates oscillating o and rotating inertia forces, which can only partially or only be compensated with increased design effort (book: "Technology in a nutshell”, Kamprath series, Heinz Grohe, Otto and diesel engines, Vogel Publishing house, 5th edition, pages 24 - 36), as well as secondary forces on the piston, 5 which are derived via the cylinder wall.
  • the current cranked crankshaft can only be produced with increased effort.
  • the invention has for its object in a simple o manner the oscillating forces in rotating forces with a max. Redirect mass balance.
  • the object is achieved in that an oscillating ellipse with 2 corresponding elliptical tracks, on which 2 rollers of the crankshaft run, is arranged around an cranked crankshaft.
  • the difficult or incomplete balancing of the mass fraction of the connecting rod is eliminated.
  • the ⁇ . Piston can be firmly connected to the ellipse, thereby eliminating the upper connecting rod eye.
  • the piston can no longer tilt 5, the piston length can be reduced and this results in lower moving masses.
  • crankshaft is cranked and can be easily manufactured as a straight shaft with the cranks.
  • Fig. 1 crankshaft with ellipse and piston in 5 position of top dead center.
  • the ellipse 1, the outer and the inner elliptical path 3 and 11 as well as the piston 2 form a fixed structural unit.
  • 90 In FIG. 1 the ellipse 1 is shown with the piston 2 in the top dead center position.
  • the ellipse 1 is moved in the same direction and so presses with the outer elliptical path 3 on the pair of rollers 4 that this is pressed downwards (direction of rotation predetermined by the starter) and thus via the crank 5, the crankshaft 6 is set in rotation.
  • the ellipse 1 is guided by the guides 12 on the rails 13, so that movements in only 1 plane are possible.
  • the secondary workers are on the guides
  • All reciprocating piston machines can be operated according to this principle or power transmissions can be carried out from oscillating to 125 rotating forces and vice versa.
  • the roller lo, FIG. 6, is arranged on the same axis as the roller pair 4 and the outer elliptical path 3 and the inner elliptical paths 11, FIG. 7 are so
  • the roller lo is arranged between the crank pair 5 and the roller pair 4 to the right and left of the crank pair 5, the ellipse being here

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Abstract

Pour transformer des forces d'oscillation en forces de rotation, une ellipse avec une voie extérieure et une voie intérieure est placée autour d'un vilebrequin non coudé. Le vilebrequin (6) comporte deux manivelles (5, 7), une manivelle possède une paire de galets (4) et un galet (10), alors que l'autre manivelle, decalée de 180o, possède une saillie (8) rentrant dans une gorge (9) de l'ellipse (1). La paire de galets roule sur la voie elliptique extérieure et le galet sur la voie intérieure. La partie oscillante à déplacer (2) est reliée de manière fixe à l'ellipse; les deux oscillent sur le même axe et sont conduites par des guides sur l'ellipse, qui glissent sur des rails (13) du boîtier (14). La transmission de force s'effectue tantôt de la partie oscillante et de l'ellipse, par le biais des galets, au vilebrequin et tantôt du vilebrequin, par le biais des galets, à l'ellipse et à la partie oscillante.To transform oscillation forces into rotational forces, an ellipse with an outer track and an inner track is placed around an un-bent crankshaft. The crankshaft (6) has two cranks (5, 7), one crank has a pair of rollers (4) and a roller (10), while the other crank, offset 180o, has a projection (8) entering a groove (9) of the ellipse (1). The pair of rollers rolls on the outer elliptical track and the roller on the inner track. The oscillating part to be moved (2) is fixedly connected to the ellipse; both oscillate on the same axis and are driven by guides on the ellipse, which slide on rails (13) of the housing (14). The force transmission sometimes takes place from the oscillating part and the ellipse, by means of the rollers, to the crankshaft and sometimes from the crankshaft, by means of the rollers, to the ellipse and to the oscillating part.

Description

Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte. Redirection from oscillating to rotating forces.
Die Erfindung betrifft die Umlenkung von oszillieren¬ den in rotierende Kräfte bzw. Bewegungen. oThe invention relates to the deflection of oscillating into rotating forces or movements. O
Eine oszillierende Ellipse mit zwei entsprechenden elliptischen Bahnen überträgt die oszillierenden Kräfte über Rollen als rotierende Kräfte auf eine ungekröpfte Kurbelwelle. 5 - ßei dem derzeitigen Stand der Technik wird diese Aufgabe durch eine gekröpfte Kurbelwelle mit Pleuel gelöst.An oscillating ellipse with two corresponding elliptical orbits transfers the oscillating forces via rollers as rotating forces to an cranked crankshaft. 5 - In the current state of the art, this problem is solved by a cranked crankshaft with a connecting rod.
Durch die Bewegung des Pleuels entstehen oszillierende o und rotierende Massenkräfte, die nur zum Teil bzw. nur mit erhöhtem konstruktiven Aufwand, auszugleichen sind, (Buch: "Technik kurz und bündig", Kamprath-Reihe, Heinz Grohe, Otto- und Dieselmotoren, Vogel-Verlag, 5. Auflage, Seite 24 - 36), sowie Nebenkräfte am Kolben, 5 die über die Zylinderwand abgeleitet werden. Außerdem ist die derzeitige gekröpfte Kurbelwelle nur mit erhöh¬ tem Aufwand herzustellen.The movement of the connecting rod creates oscillating o and rotating inertia forces, which can only partially or only be compensated with increased design effort (book: "Technology in a nutshell", Kamprath series, Heinz Grohe, Otto and diesel engines, Vogel Publishing house, 5th edition, pages 24 - 36), as well as secondary forces on the piston, 5 which are derived via the cylinder wall. In addition, the current cranked crankshaft can only be produced with increased effort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher o Weise die oszillierenden Kräfte in rotierende Kräfte mit einem max. Massenausgleich umzulenken.The invention has for its object in a simple o manner the oscillating forces in rotating forces with a max. Redirect mass balance.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß um eine ungekröpfte Kurbelwelle eine oszillierende Ellipse mit 2 entsprechenden elliptischen Bahnen, auf denen 2 Rollen der Kurbelwelle laufen, angeordnet ist.The object is achieved in that an oscillating ellipse with 2 corresponding elliptical tracks, on which 2 rollers of the crankshaft run, is arranged around an cranked crankshaft.
Um die Kraftübertragung im Bereich der vertikalen ellip¬ tischen Achse zu vergrößern, ist auf der entgegenge- o setzten Seite der Kurbel eine 2. Kurbel mit Rundnocke angeordnet, die bei Drehung der Kurbelwelle in eine Nut der Ellipse eingreift, und so eine zusätzliche Kraftübertragung gewährleistet.In order to increase the power transmission in the area of the vertical elliptical axis, on the opposite o Set a second crank with a round cam on the side of the crank, which engages in a groove of the ellipse when the crankshaft rotates, thus ensuring additional power transmission.
5 Die nur in reiner Form auftretenden oszillierenden bzw. rotierenden Massenkräfte sind mit einfachen Mitteln vollständig auszugleichen. Z.B. gleichen sich die Mas¬ senkräfte bei einem Boxermotor ohne zusätzliche Maßnah¬ me vollständig aus. o5 The oscillating or rotating inertial forces, which only occur in pure form, can be completely compensated with simple means. E.g. the mass forces in a boxer engine completely compensate without additional measures. O
Der schwierige bzw. unvollständige Massenausgleich des r iώ _iι on Massenanteils der Pleuelstange entfällt. Der ~. Kolben kann fest mit der Ellipse verbunden werden, da¬ durch entfällt das obere Pleuelauge. Der Kolben kann nicht 5 mehr kippen, die Kolbenlänge kann reduziert werden und dadurch ergeben sich geringere bewegliche Massen.The difficult or incomplete balancing of the mass fraction of the connecting rod is eliminated. The ~. Piston can be firmly connected to the ellipse, thereby eliminating the upper connecting rod eye. The piston can no longer tilt 5, the piston length can be reduced and this results in lower moving masses.
Die Kurbelwelle ist ungekröpft und kann in einfacher Weise als gerade Welle mit den Kurbeln hergestellt werden. oThe crankshaft is cranked and can be easily manufactured as a straight shaft with the cranks. O
Durch die Anordnung der Ellipse um die Kurbelwelle, ent¬ fallen die Nebenkräfte, die bei dem herkömmlichen Pleuel auf den Kolben und damit auf die Zylinderwand wirken, fast vollständig. Die bei der Umwandlung von oszillieren- 5 den in .rotierende Kräfte entstehenden Nebenkräfte werden von der Ellipse aufgenommen und auf das Kurbelgehäuse übertragen.By arranging the ellipse around the crankshaft, the secondary forces which act on the piston and thus on the cylinder wall in the conventional connecting rod are almost completely eliminated. The secondary forces that arise when converting oscillating to rotating forces are absorbed by the ellipse and transmitted to the crankcase.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich- o nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Kurbelwelle mit Ellipse und Kolben in 5 Stellung des oberen Totpunktes.Fig. 1 crankshaft with ellipse and piston in 5 position of top dead center.
-S_<* Fig. 2 Kurbelwelle mit Ellipse und Kolben nach ca. 65° Kurbelwinkel.-S_ < * Fig. 2 crankshaft with ellipse and piston after about 65 ° crank angle.
Fig. 3 Kurbelwelle mit Ellipse und Kolben bei 8o 9o° Kurbelwinkel.Fig. 3 crankshaft with ellipse and piston at 8o 9o ° crank angle.
Fig. 4 Kurbelwelle mit Ellipse und Kolben beiFig. 4 crankshaft with ellipse and piston
18o° Kurbelwinkel gleich unterer Totpunkt.18o ° crank angle equal to bottom dead center.
85 -Fig. 5 Schnitt A - A85 -Fig. 5 Section A - A
Die Ellipse 1, die äußere und die innere elliptische Bahn 3 und 11 sowie der Kolben 2 bilden eine festste¬ hende konstruktive Einheit.. 9o In Fig. 1 ist die Ellipse 1 mit dem Kolben 2 in Stel¬ lung des oberen Totpunktes dargestellt. Bei der Kolben¬ bewegung nach rechts wird die Ellipse 1 in die gleiche Richtung bewegt und drückt so mit der äußeren ellipti¬ schen Bahn 3 auf das Rollen-Paar 4, daß dieses nach 95 unten (durch den Anlasser vorgegebene Drehrichtung) ge¬ drückt wird und damit über die Kurbel 5, die Kurbelwel¬ le 6 in Drehung versetzt.The ellipse 1, the outer and the inner elliptical path 3 and 11 as well as the piston 2 form a fixed structural unit. 90 In FIG. 1 the ellipse 1 is shown with the piston 2 in the top dead center position. When the piston moves to the right, the ellipse 1 is moved in the same direction and so presses with the outer elliptical path 3 on the pair of rollers 4 that this is pressed downwards (direction of rotation predetermined by the starter) and thus via the crank 5, the crankshaft 6 is set in rotation.
Bis ca. 65° Kurbelwinkel, Fig. 2, erfolgt die Kraftüber¬ tragung allein über die äußere elliptische Bahn 3 auf loo das Rollen-Paar 4, ab da übernimmt die Kurbel 7 durch das Eingreifen der Rundnocke 8 in die Nut 9 ebenfalls einen Teil der Kraftübertragung bis ca. 115° Kurbel¬ winkel. Ab 9o° Kurbelwinkel, Fig. 3, erfolgt die Kraft¬ übertragung von der inneren elliptischen Bahn 11 auf die lo5 Rolle lo und somit auf die Kurbelwelle 6 bis 18o° Kur¬ belwinkel.Up to approx. 65 ° crank angle, FIG. 2, the force transmission takes place solely via the outer elliptical path 3 to 100 the roller pair 4, from then on the crank 7 also takes over part by the engagement of the round cam 8 in the groove 9 the power transmission up to approx. 115 ° crank angle. From 9o ° crank angle, Fig. 3, the power transmission from the inner elliptical path 11 to the lo5 roller lo and thus to the crankshaft 6 to 18o ° crank angle takes place.
Beim unteren Totpunkt des Kolbens 2, bei 18o° Kurbelwin¬ kel, Fig. 4, erfolgt ein Wechsel der Kraftübertragung llo und zwar von der Rolle lo, auf der Kurbel 5, durch die Schwungmassen der Kurbelwelle angetrieben, auf die inne¬ re elliptische Bahn 11, und damit wird die Ellipse 1 mit dem Kolben 2 wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei alle 9o° Kurbelwinkel abwechselnd die Rol-At the bottom dead center of the piston 2, at 180 ° crank angle, FIG. 4, there is a change in the power transmission llo, namely from the roller lo, on the crank 5, driven by the flywheel masses of the crankshaft, onto the inner elliptical path 11, and thus the ellipse 1 with the piston 2 is moved in the opposite direction again, with the roller
115 le lo und das Rollen-Paar 4 die Ellipse 1 über die el¬ liptischen Bahnen 3 und 11 bewegen.115 le lo and the roller pair 4 move the ellipse 1 over the elliptical tracks 3 and 11.
Die Ellipse 1 wird durch die Führungen 12 auf den Schie¬ nen 13 geführt, so daß Bewegungen in nur 1 Ebene möglich sind. Außerdem werden die Nebenkräfte über die FührungenThe ellipse 1 is guided by the guides 12 on the rails 13, so that movements in only 1 plane are possible. In addition, the secondary workers are on the guides
12o 12 an der Ellipse 1 auf die Schienen 13 am Gehäuse 14 ab¬ gegeben.12o 12 given on the ellipse 1 on the rails 13 on the housing 14.
Nach diesem Prinzip lassen sich alle Hubkolbenmaschinen betreiben bzw. Kraftübertragungen von oszillierende in 125 rotierende Kräfte und umgekehrt vornehmen.All reciprocating piston machines can be operated according to this principle or power transmissions can be carried out from oscillating to 125 rotating forces and vice versa.
-•*»__- • * »__
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derAnother embodiment of the invention is in the
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be¬ schrieben. 13oDrawing shown and will be described in more detail below. 13o
Es zeigen:Show it:
Fig. 6 Schnitt B - BFig. 6 section B - B
135 Fig. 7 Kurbelwelle mit Ellipse und oszillierendem Teil135 Fig. 7 crankshaft with ellipse and oscillating part
Die Rolle lo, Fig. 6, ist auf der gleichen Achse wie das Rollen-Paar 4 angeordnet und die äußere elliptische Bahn 3 und die inneren elliptischen Bahnen 11, Fig. 7, sind soThe roller lo, FIG. 6, is arranged on the same axis as the roller pair 4 and the outer elliptical path 3 and the inner elliptical paths 11, FIG. 7 are so
14o angeordnet, daß das Rollen-Paar 4 und die Rolle lo zwi¬ schen den Bahnen 3 und 11 laufen.14o arranged that the pair of rollers 4 and the roller lo run between the webs 3 and 11.
Bezogen auf das Kurbel-Paar 5 ist die Rolle lo zwischen dem Kurbel-Paar 5 und das Rollen-Paar 4 rechts und links von dem Kurbel-Paar 5 angeordnet, dabei ist die EllipseRelative to the crank pair 5, the roller lo is arranged between the crank pair 5 and the roller pair 4 to the right and left of the crank pair 5, the ellipse being here
145 1 nicht in Form eines T-Profils ausgebildet, sondern in Form eines U-Profils mit um 9o° abgewinkelten Schenkeln, wobei die abgewinkelten Schenkel die inneren ellipti¬ schen Bahnen 11 und der Steg des U-Profils die äußere elliptische Bahn 3 bilden. 145 1 not in the form of a T-profile, but in the form of a U-profile with legs angled at 90 °, the angled legs forming the inner elliptical paths 11 and the web of the U-profile forming the outer elliptical path 3.

Claims

-P a t e n t a n s p r ü c h e -Patent claims
1. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte, da- 5 durch gekennzeichnet, daß um eine ungekröpfte Kurbel¬ welle (6) eine oszillierende Ellipse (1) mit einer äußeren elliptischen Bahn (3) , und einer inneren ellip¬ tischen Bahn (11) angeordnet ist, die ungekröpfte Kur¬ belwelle zwei Kurbel (5) und (7) aufweist, die Kurbel o (5) hat ein Rollen-Paar (4) , das auf der äußeren el¬ liptischen Bahn (3) läuft und eine Rolle (lo) , die auf f'-f - -inneren elliptischen Bahn (11) läuft, die Kurbel (7) hat einen Nocken (8), der in eine Nut (9) der Ellipse (1) greift, die Ellipse (1) mit dem Kolben (2) 5 fest verbunden ist und durch Führungen (12) auf Schie¬ nen (13) am Gehäuse (14) geführt werden.1. deflection from oscillating to rotating forces, 5 characterized in that around an cranked crankshaft (6) an oscillating ellipse (1) with an outer elliptical path (3) and an inner elliptical path (11) is arranged, the cranked crankshaft has two cranks (5) and (7), the crank o (5) has a pair of rollers (4) which runs on the outer elliptical path (3) and has a roller ( lo), which runs on f ' -f - -internal elliptical path (11), the crank (7) has a cam (8) which engages in a groove (9) of the ellipse (1), the ellipse (1) is firmly connected to the piston (2) 5 and guided by guides (12) on rails (13) on the housing (14).
2. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der unge- o kröpften Kurbelwelle (6) ein Kurbel-Paar (5) mit einem Rollen-Paar (4) und einer Rolle (lo) angeordnet ist.2. deflection of oscillating into rotating forces according to claim 1, characterized in that on the un cranked crankshaft (6) a crank pair (5) with a pair of rollers (4) and a roller (lo) is arranged.
3. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer 5 ungekröpften Kurbelwelle (6) eine zweite Kurbel (7), um 18o° versetzt, mit einem Rundnocken (8) angeordnet ist.3. deflection of oscillating into rotating forces according to claim 1, characterized in that on a 5 cranked crankshaft (6) a second crank (7), offset by 18o °, is arranged with a round cam (8).
4. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte o nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die ungekröpfte Kurbelwelle (6) eine Ellipse (1) angeord- , net ist und durch Führungen (12) auf Schienen (13) am Gehäuse (14) geführt wird.4. deflection of oscillating into rotating forces o according to claim 1, characterized in that around the cranked crankshaft (6) an ellipse (1) is arranged, net and through guides (12) on rails (13) on the housing (14) to be led.
5 5. Utalenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ellipse (1) beidseitig eine äußere elliptische Bahn (3) und eine innere elliptische Bahn (11) angeord¬ net ist. o5 5. Utal steering of oscillating in rotating forces according to claim 1, characterized in that on the ellipse (1) on both sides an outer elliptical path (3) and an inner elliptical path (11) is arranged. O
6. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der vertikalen Achse der Ellipse (1) zwei Nuten (9) an¬ geordnet sind, in die eine Rundnocke (8) eingreift. 56. deflection of oscillating into rotating forces according to claim 1, characterized in that in the vertical axis of the ellipse (1) two grooves (9) are arranged an¬, in which a circular cam (8) engages. 5
7. Umlenkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ellipse (1) mit dem Kolben (2) fest verbunden ist.7. deflection of oscillating into rotating forces according to claim 1, characterized in that the ellipse (1) with the piston (2) is fixedly connected.
c 3. Umiαnkung von oszillierenden in rotierende Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Mas¬ senausgleich die ungekröpfte Kurbelwelle (6) zwei weitere Kurbeln (5) und (7), um 18o° versetzt, mit einem Rollen-Paar (4) und einer Rolle.(lo), eine 5 zweite Ellipse (1) mit einer äußeren und einer inne¬ ren elliptischen Bahn (3) und (11) sowie mit Führun¬ gen (12), die auf Schienen (13) am Gehäuse (14) ge¬ führt werden, aufweist. c 3. Umiαnkung from oscillating to rotating forces according to claim 1, characterized in that for mass compensation the cranked crankshaft (6) two further cranks (5) and (7), offset by 18o °, with a pair of rollers (4th ) and a roller (lo), a 5 second ellipse (1) with an outer and an inner elliptical path (3) and (11) as well as with guides (12) on rails (13) on the housing (14) are guided.
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