EP0658688A1 - Machine - Google Patents

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EP0658688A1
EP0658688A1 EP94890208A EP94890208A EP0658688A1 EP 0658688 A1 EP0658688 A1 EP 0658688A1 EP 94890208 A EP94890208 A EP 94890208A EP 94890208 A EP94890208 A EP 94890208A EP 0658688 A1 EP0658688 A1 EP 0658688A1
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EP
European Patent Office
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cylinders
drive shaft
motor according
cam
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94890208A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl Urban
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0658688A1 publication Critical patent/EP0658688A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • 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
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F02B75/222—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement with cylinders in star arrangement
    • 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
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • 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
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B2009/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces by cams
    • F01B2009/068—Quadri-lobe cams
    • 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
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1832—Number of cylinders eight

Definitions

  • the invention relates to an engine according to the preamble of claim 1.
  • the previously known multi-cylinder engines of this type work in asynchronous mode in that the combustion cylinders are ignited one after the other in a periodic sequence in the order in which they are arranged and, due to the piston movement, each exert a one-sided force acting transversely to the drive shaft.
  • the aim of the invention is to provide a motor of the type mentioned at the outset which avoids one-sided application of force to the cylinder pistons, so that this results in a uniform load on the drive shaft.
  • Another goal is to create an engine with high thermodynamic efficiency and high torque.
  • Another goal is to achieve a high work cycle density of the engine and thus a more regular run especially in the lower speed range.
  • a particularly high torque can be achieved at low speeds.
  • an engine according to the invention can be constructed which takes up particularly little space and also has a low weight.
  • the moving parts can be easily lubricated.
  • the power transmission can be carried out in a particularly balanced manner on the control cams.
  • a particularly advantageous and particularly simple valve control can be carried out by the features of claim 12.
  • each piston rod 22 is in operative engagement with a control cam device arranged on a rotor element 24 which is connected to the drive shaft 10 in a rotationally fixed manner and which is composed of an inner control cam 23 and an outer control cam 26.
  • rolling elements 25 are arranged on the end of the piston rod 22 opposite the piston 21, which effect the force transmission to the rotor element 24.
  • the drive principle described for a motor according to the invention can also be reversed by driving the drive shaft and the star-shaped cylinders, e.g. be designed as a pump cylinder and thus a rotating movement is converted into a multitude of pump movements.
  • the control cam device 23, 26 is alternately provided with convex and concave sections and closed overall, the drive shaft forming an axis of rotational symmetry with respect to this control cam device 23, 26, which in this exemplary embodiment has a fourfold symmetry. This means invariance of the control cam device with a 90 ° rotation of the drive shaft 1. Another suitable symmetry of the control cam device can also be provided within the meaning of the invention.
  • the combustion cylinders can function according to the 2 or 4 stroke principle. Every other cycle principle is also included in the scope of the invention, the corresponding arrangement of the cylinders having to be made to achieve the same conditions.
  • a 4-stroke cylinder runs through periodically an intake, a compression, a combustion and an exhaust stroke, the piston rod 22 being reciprocated in the axial direction of the piston 21 between a minimum and a maximum deflection.
  • an even number of combustion cylinders is provided, with a pair consisting of two cylinders 1.5, 2.6, 3.7 and 4.8, respectively, which are opposite to the drive shaft 10, performing synchronous work cycles.
  • This functional symmetry generates oppositely equal, centrally directed pairs of forces on the drive shaft 10, which essentially cancel each other out, so that no one-sided forces can arise that impair smooth running.
  • the firing sequence is, for example, carried out for a 4-stroke cylinder in such a way that, starting from cylinder 1, rotor 24 sweeps clockwise through an angle of 45 ° and this cylinder passes through a compression stroke while cylinder 5 compresses in the same way.
  • the combustion cycle takes place after the compressed mixture has been ignited.
  • the same cycles are carried out on diametrically opposite cylinders.
  • the minimum number of cylinders for 4-stroke operation is eight.
  • the minimum number is four cylinders.
  • a full working stroke is one Cylinder ends after 90 °, so that the firing order of cylinders 1 and 5 and 3 and 7 is followed at the same time and then cylinders 2 and 6 as well as 4 and 8 at the same time, so that functional symmetry is achieved according to the invention.
  • the rotor element 24 is constructed from rotatably connected disks 27, 28, the disk 27 having an outer control cam 26 as a pull rotor which moves the piston rod into the cylinder and the disk 28 having an inner control cam 23 which is spaced apart from one another and opposite Pressure rotor, which transmits the pressure of the cylinder piston rod 22 directed towards the center, act.
  • guide disks 29 are provided, which are provided with guide slots 30, in which the axial movement of the piston rods is guided.
  • roller bearings 25 are formed as rolling elements, which are held practically free of play between the control cams 23, 26.
  • Two outer and one inner roller bearing 25 are mounted on axles 31, which are held in a fork-shaped end of the piston rod 22 (FIG. 5 and FIG. 6).
  • either the outer roller bearings 25 on the outer cam 26 of the disk 27 or the middle roller bearing 25 on the inner cam 23 of the disk 28 run, resulting in opposite directions of rotation of the outer and inner roller bearings 25 ( Fig. 5).
  • the roller bearings 25 never come into contact with the drive shaft 1 or with the guide disk 30.
  • a housing 33 Arranged in a housing 33 are two combustion cylinders 34 located opposite one another with respect to the drive shaft 32, in which the pistons 21 are held axially displaceably and are operatively engaged via piston rods 22 with the inner control curve 23 of the pressure rotor 28 and with the outer control curves 26 of the pull rotor 28. by being supported there.
  • the valves 35 required to supply the cylinders 34 with fuel are controlled via a cam disk 36 held on the shaft 32.
  • the cam disk 36 has a rotational symmetry corresponding to the firing order, in this embodiment there is a double symmetry in order to achieve the simultaneous ignition of two opposing combustion cylinders according to the invention per revolution of the drive shaft.
  • FIG. 6 shows a further detailed view of an engine according to the invention, wherein it can be seen in particular how a cylinder piston rod 240, which is fork-shaped at its end, is guided in the guide slots 30 of the guide disks 29 such that it can only carry out an axial movement.

Abstract

1. Engine with a number of cylinders (1...8, 34) arranged radially about a driveshaft (10, 32), which cylinders are each respectively staggered by the same angle and the piston rods (22, 240) of which, for generating torque, effectively mesh with a control cam device (23, 26), presenting alternating concave and convex curvatures arranged on a rotor element (24), rotationally fixed to the driveshaft, the driveshaft (10, 32) forming an axis of symmetry for the control cam device (23, 26), the number of cylinders (1...8) being an even number and each pair of cylinders (1, 5 and 2, 6 and 3, 7 and 4, 8) lying respectively opposite one another in relation to the driveshaft (10, 32) performing synchronous working strokes, the reciprocating movements of the pistons (21) of each pair of cylinders (1, 5 and 2, 6 and 3, 7 and 4, 8) being in opposition and equal and the forces exerted centrally on the driveshaft (10, 32) by the pairs of cylinders (1, 5 and 2, 6 and 3, 7 and 4, 8) essentially cancelling each other out. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an engine according to the preamble of claim 1.

Die bisher bekannten Mehrfachzylindermotoren dieser Art arbeiten in asynchroner Betriebsart, indem die Verbrennungszylinder in periodischer Abfolge in der Reihenfolge ihrer Anordnung einer nach dem anderen gezündet werden und dabei bedingt durch die Kolbenbewegung jeweils eine einseitige quer zur Antriebswelle wirkende Kraft ausüben.The previously known multi-cylinder engines of this type work in asynchronous mode in that the combustion cylinders are ignited one after the other in a periodic sequence in the order in which they are arranged and, due to the piston movement, each exert a one-sided force acting transversely to the drive shaft.

Daraus ergeben sich die Nachteile einer geringen Laufruhe, eines großen Aufwandes zur Beherrschung der auftretenden einseitigen Belastungen der Antriebswelle und einer relativ großen Anordnung mit hohem Gewicht.This results in the disadvantages of low running smoothness, a great effort to control the one-sided loads occurring on the drive shaft and a relatively large arrangement with high weight.

Ziel der Erfindung ist es, einen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, der einseitige Kraftausübung der Zylinderkolben vermeidet, sodaß es dadurch zu einer gleichmäßigen Belastung der Antriebswelle kommt.The aim of the invention is to provide a motor of the type mentioned at the outset which avoids one-sided application of force to the cylinder pistons, so that this results in a uniform load on the drive shaft.

Weiteres Ziel ist es, einen Motor mit hoher thermodynamischer Effizienz und mit hohem Drehmoment zu schaffen.Another goal is to create an engine with high thermodynamic efficiency and high torque.

Ein weiteres Ziel ist es, eine hohe Arbeitstaktdichte des Motors und damit einen regelmäßigeren Lauf besonders im unteren Drehzahlbereich zu erreichen.Another goal is to achieve a high work cycle density of the engine and thus a more regular run especially in the lower speed range.

Schließlich ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, einen einfach aufzubauenden Motor mit geringem Gewicht und geringer Größe anzugeben.Finally, it is a further object of the invention to provide a motor that is simple to assemble and that is lightweight and small in size.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Motor der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention, this is achieved in an engine of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.

Durch die synchrone Zündfolge kommt es dabei zu einer Vermeidung von einseitig ausgeübten Kräften und damit zu einem sehr ruhigen Lauf der Antriebswelle. Weiters ergibt sich durch die Ausnutzung des vollen Hubes jedes einzelnen Zylinders ein hohes Drehmoment.Due to the synchronous firing order, one-sided forces are avoided and the drive shaft runs very smoothly. Furthermore, by using the full stroke of each individual cylinder, a high torque results.

Bei einem erfindungsgemäßen Motor gemäß den Merkmalen des Anspruches 2 kann ein besonders hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen erreicht werden.In a motor according to the invention according to the features of claim 2, a particularly high torque can be achieved at low speeds.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, daß die Verbrennung mit sehr hohem Wirkungsgrad verläuft und daher ein Motor mit besonders niedrigem Verbrauch geschaffen werden kann.The features of claim 3 have the advantage that the combustion proceeds with very high efficiency and therefore an engine with particularly low consumption can be created.

Um einen sehr guten Gleichlauf der Antriebswelle zu erreichen ist es günstig, wenn der Motor die Merkmale des Anspruches 4 aufweist.In order to achieve very good synchronization of the drive shaft, it is favorable if the motor has the features of claim 4.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich eine besonders günstige Abfolge der Arbeitstakte der sternförmig angeordneten Zylinder. Weiters kann dadurch eine sehr verschleißfreie Anordnung der Steuerkurveneinrichtung erhalten werden.The features of claim 5 result in a particularly favorable sequence of the work cycles of the cylinders arranged in a star shape. Furthermore, a very wear-free arrangement of the control cam device can thereby be obtained.

Die Merkmale des Anspruches 6 ergeben einen erfindungsgemäßen Motor mit hoher thermodynamischer Effizienz.The features of claim 6 result in an engine according to the invention with high thermodynamic efficiency.

Für eine gute Übertragung der Kolbenbewegungen in eine Rotationsbewegung der Antriebswelle haben sich die Merkmale des Anspruches 7 als vorteilhaft erwiesen.The features of claim 7 have proven to be advantageous for a good transmission of the piston movements into a rotational movement of the drive shaft.

Durch Anwendung der Merkmale 8 kann ein erfindungsgemäßer Motor aufgebaut werden, der besonders wenig Raum einnimmt und auch geringes Gewicht aufweist. Besonders die Schmierung der sich bewegenden Teile kann auf einfache Weise erfolgen.By using features 8, an engine according to the invention can be constructed which takes up particularly little space and also has a low weight. In particular, the moving parts can be easily lubricated.

Für eine besonders reibungsarme und effiziente Umsetzung der Kolbenbewegung in eine Rotationsbewegung der Antriebswelle ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruches 9 auszuführen.For a particularly low-friction and efficient conversion of the piston movement into a rotational movement of the drive shaft, it is advantageous to carry out the features of claim 9.

Durch die Merkmale des Anspruches 10 kann die Kraftübertragung in besonders ausgeglichener Weise auf die Steuerkurven durchgeführt werden.Due to the features of claim 10, the power transmission can be carried out in a particularly balanced manner on the control cams.

Um die auftretenden Querkräfte auf die Kolbenstangen der Zylinder zu vermindern ist die Anwendung der Merkmale des Anspruches 11 von besonderem Vorteil.In order to reduce the lateral forces that occur on the piston rods of the cylinders, the application of the features of claim 11 is of particular advantage.

Durch die Merkmale des Anspruches 12 kann eine besonders vorteilhafte und besonders einfache Ventilsteuerung vorgenommen werden.A particularly advantageous and particularly simple valve control can be carried out by the features of claim 12.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:

  • Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors,
  • Fig.2 das Taktwechselschema während einer Umdrehung der Antriebswelle eines erfindungsgemäßen Motors aus Fig. 1,
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Motors nach Fig. 1,
  • Fig. 4 ein Detail des Motors nach Fig.3 in größerem Maßstab,
  • Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Motor gemäß Fig. 3 und
  • Fig. 6 ein Detail des Motors nach der Fig. 3 in größerem Maßstab.
The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment with the aid of the attached drawings. Show:
  • 1 schematically shows an embodiment of an engine according to the invention,
  • 2 shows the cycle change scheme during one revolution of the drive shaft of an engine according to the invention from FIG. 1,
  • 3 is a plan view of an engine according to the invention shown in FIG. 1,
  • 4 shows a detail of the motor according to FIG. 3 on a larger scale,
  • 5 shows a cross section through an engine according to FIG. 3 and
  • Fig. 6 shows a detail of the engine of FIG. 3 on a larger scale.

In Fig.1 ist ein erfindungsgemäßer Motor mit einer zentralen Antriebswelle 10 gezeigt, um die sternförmig mehrere um jeweils gleiche Winkel versetzte Zylinder 1 bis 8 angeordnet sind, die durch ihre Kolben 21 und Kolbenstangen 22 symbolisiert sind. Der Bewegungsspielraum jeder Kolbenstange 22 ist auf eine rein achsiale auf das Zentrum gerichtete Bewegung eingeschränkt. Unter Zylinder wird dabei eine Antriebseinheit üblicher Bauart, wie z.B. ein Verbrennungszylinder verstanden, es sind aber auch hydraulische oder andere Formen der Energieumwandlung im Rahmen der Erfindung, die eine periodische translatorische Kolbenbewegung durchführen. Die Kolbenstangen 22 stehen zur Drehmomenterzeugung in Wirkeingriff mit einer auf einem mit der Antriebswelle 10 drehfest verbundenen Rotorelement 24 angeordneten Steuerkurveneinrichtung, die aus einer inneren Steuerkurve 23 und einer äußeren Steuerkurve 26 zusammengesetzt ist. An dem dem Kolben 21 gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange 22 sind dazu Rollelemente 25 angeordnet, die die Kraftübertragung auf das Rotorelement 24 bewirken.1 shows a motor according to the invention with a central drive shaft 10, around which are arranged a plurality of cylinders 1 to 8 offset by the same angle, which are symbolized by their pistons 21 and piston rods 22. The range of motion of each piston rod 22 is restricted to a purely axial movement directed towards the center. Under the cylinder there is a drive unit of the usual type, e.g. understood a combustion cylinder, but there are also hydraulic or other forms of energy conversion within the scope of the invention which carry out a periodic translatory piston movement. The piston rods 22 are in operative engagement with a control cam device arranged on a rotor element 24 which is connected to the drive shaft 10 in a rotationally fixed manner and which is composed of an inner control cam 23 and an outer control cam 26. For this purpose, rolling elements 25 are arranged on the end of the piston rod 22 opposite the piston 21, which effect the force transmission to the rotor element 24.

Dabei kann das beschriebene Antriebsprinzip für einen erfindungsgemäßen Motor auch umgekehrt werden, indem die Antriebswelle angetrieben wird und die sternförmig angeordneten Zylinder, z.B. als Pumpenzylinder ausgeführt werden und so eine drehende Bewegung in eine Vielzahl von Pumpbewegungen umgewandelt wird.The drive principle described for a motor according to the invention can also be reversed by driving the drive shaft and the star-shaped cylinders, e.g. be designed as a pump cylinder and thus a rotating movement is converted into a multitude of pump movements.

Die Steuerkurveneinrichtung 23, 26 ist abwechselnd mit konvexen und konkaven Abschnitten versehen und ingesamt geschlossen, wobei die Antriebswelle eine Drehsymmetrieachse hinsichtlich dieser Steuerkurveneinrichtung 23, 26 bildet, welche in diesem Ausführungsbeispiel eine vierfache Symmetrie aufweist. Dies bedeutet Invarianz der Steuerkurveneinrichtung unter 90°-Drehung der Antriebswelle 1. Es kann auch eine andere geeignete Symmetrie der Steuerkurveneinrichtung im Sinne der Erfindung vorgesehen sein.The control cam device 23, 26 is alternately provided with convex and concave sections and closed overall, the drive shaft forming an axis of rotational symmetry with respect to this control cam device 23, 26, which in this exemplary embodiment has a fourfold symmetry. This means invariance of the control cam device with a 90 ° rotation of the drive shaft 1. Another suitable symmetry of the control cam device can also be provided within the meaning of the invention.

Durch den konkav-konvexen Verlauf der Steuerkurveneinrichtung werden die Translationsbewegungen der Kolbenstangen 22 in eine Drehbewegung des Rotorelements 24 und der mit ihm drehfest verbundenen Antriebswelle 10 umgewandelt. Die Verbrennungszylinder können gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nach dem 2- oder 4-Taktprinzip funktionieren. Auch jedes andere Taktprinzip ist im Rahmen der Erfindung enthalten, wobei die entsprechende Anordnung der Zylinder zum Erreichen der gleichen Bedingungen getroffen werden muß. Ein 4-Taktzylinder durchläuft beispielsweise periodisch einen Ansaug-, einen Verdichtungs-, einen Verbrennungs- und einen Auspufftakt, wobei die Kolbenstange 22 in achsialer Richtung des Kolbens 21 zwischen einer minimalen und einer maximalen Auslenkung hin- und herbewegt wird. Dies geschieht beim Übergang von der Minimalauslenkung zur Maximalauslenkung durch die Zündung des im Zylinderraum komprimierten Gemisches, wobei die Übertragung dieser Bewegung auf die Steuerkurveneinrichtung 23, 26 über die Rollelemente 25 geschieht. Die Zylinder 1 bis 8 sind dabei so angeordnet, daß für diese Übertragung sich das Rollelement 25 des gezündeten Zylinders gerade auf Talfahrt zwischen einem Wellenbauch und einem Wellental der Steuerkurveneinrichtung befindet. Beim Übergang von der Maximal- auf die Minimalauslenkung, welcher dem Ansaug- und Verdichtungstakt entspricht, wirkt hingegen die Steuerkurve mit einer den Kolben rücktreibenden Kraft, sodaß das Rollelement 25 des betreffenden Zylinders gerade auf Bergfahrt zwischen einem Wellental und einem Wellenberg der Steuerkurve unterwegs ist.Due to the concave-convex course of the control cam device, the translational movements of the piston rods 22 are converted into a rotary movement of the rotor element 24 and the drive shaft 10 connected to it in a rotationally fixed manner. According to an embodiment according to the invention, the combustion cylinders can function according to the 2 or 4 stroke principle. Every other cycle principle is also included in the scope of the invention, the corresponding arrangement of the cylinders having to be made to achieve the same conditions. For example, a 4-stroke cylinder runs through periodically an intake, a compression, a combustion and an exhaust stroke, the piston rod 22 being reciprocated in the axial direction of the piston 21 between a minimum and a maximum deflection. This takes place during the transition from the minimum deflection to the maximum deflection due to the ignition of the mixture compressed in the cylinder space, this movement being transmitted to the control curve device 23, 26 via the rolling elements 25. The cylinders 1 to 8 are arranged so that for this transmission the rolling element 25 of the fired cylinder is currently descending between a wave belly and a wave trough of the control cam device. On the other hand, during the transition from the maximum to the minimum deflection, which corresponds to the intake and compression stroke, the control cam acts with a force pushing back the piston, so that the rolling element 25 of the cylinder in question is traveling uphill between a wave trough and a wave crest of the control curve.

Erfindungsgemäß ist eine gerade Anzahl von Verbrennungszylindern vorgesehen, wobei jeweils ein Paar, bestehend aus zwei bezüglich der Antriebswelle 10 gegenüberliegenden Zylindern 1,5 bzw. 2,6 bzw. 3,7 bzw. 4,8 synchrone Arbeitstakte ausführen. Das bedeutet, daß jeweils ein Paar von Zylindern ansaugt, verdichtet, verbrennt oder auspufft. Durch diese funktionale Symmetrie werden jeweils entgegengesetzt gleich große, zentral auf die Antriebswelle 10 gerichteten Kräftepaare erzeugt, die sich im wesentlichen aufheben, sodaß keine einseitigen Kräfte entstehen können, die die Laufruhe beeinträchtigen.According to the invention, an even number of combustion cylinders is provided, with a pair consisting of two cylinders 1.5, 2.6, 3.7 and 4.8, respectively, which are opposite to the drive shaft 10, performing synchronous work cycles. This means that one pair of cylinders draws in, compresses, burns or exhausts. This functional symmetry generates oppositely equal, centrally directed pairs of forces on the drive shaft 10, which essentially cancel each other out, so that no one-sided forces can arise that impair smooth running.

Die Zündfolge wird dabei beispielsweise für einen 4-Taktylinder so abgewickelt, daß ausgehend vom Zylinder 1 der Rotor 24 im Uhrzeigersinn einen Winkel von 45° überstreicht und dabei dieser Zylinder einen Verdichtungstakt durchläuft während Zylinder 5 genauso verdichtet. Während des Überstreichens eines weiteren Winkels von 45° erfolgt nach Zündung des komprimierten Gemisches der Verbrennungstakt. Nach Überstreichen eines weiteren Winkels von 45° erfolgt der Auspufftakt und danach wieder ein Ansaugtakt, der nach einer Drehung der Antriebswelle von 180° abgeschlossen ist. Dabei erfolgen jeweils an diametral gegenüberliegenden Zylindern gleiche Takte.The firing sequence is, for example, carried out for a 4-stroke cylinder in such a way that, starting from cylinder 1, rotor 24 sweeps clockwise through an angle of 45 ° and this cylinder passes through a compression stroke while cylinder 5 compresses in the same way. During the sweep of a further angle of 45 °, the combustion cycle takes place after the compressed mixture has been ignited. After sweeping a further angle of 45 ° there is the exhaust stroke and then another intake stroke, which is completed after a rotation of the drive shaft of 180 °. The same cycles are carried out on diametrically opposite cylinders.

Fig.2 zeigt den Taktzyklus während einer gesamten Umdrehung des Rotors, wobei jeder Zylinder zweimal vier Takte durchläuft und jeder Takt vom nächsten durch eine Drehung des Rotorelements 24 um 45° getrennt ist. Dies entspricht dem Weg zwischen einem Wellenbauch und einem Wellental der Steuerkurveneinrichtung 23, 26.2 shows the clock cycle during an entire revolution of the rotor, each cylinder going through four cycles twice and each cycle being separated from the next by a rotation of the rotor element 24 by 45 °. This corresponds to the path between a wave belly and a wave trough of the control curve device 23, 26.

Da mindestens zwei Zylinder ein synchrones Paar bilden, ist die Mindestanzahl der Zylinder für einen 4-Taktbetrieb gleich acht. Für einen 2-Taktbetrieb beträgt die Mindestanzahl hingegen vier Zylinder.Since at least two cylinders form a synchronous pair, the minimum number of cylinders for 4-stroke operation is eight. For a 2-stroke operation, however, the minimum number is four cylinders.

Bei einem erfindungsgemäßen Motor mit Zweitaktzylindern, einer Zylindergesamtzahl von z.B. 8 und einer 4-fach-Symmetrie der Drehkurveneinrichtung ist ein voller Arbeitstakt eines Zylinders nach 90° beendet, sodaß abwechselnd die Zündfolge Zylinder 1 und 5 sowie 3 und 7 gleichzeitig und danach Zylinder 2 und 6 sowie 4 und 8 gleichzeitig eingehalten wird, damit erfindungsgemäß funktionale Symmetrie hergestellt ist.In a motor according to the invention with two-stroke cylinders, a total number of cylinders of 8, for example, and a 4-fold symmetry of the rotary cam device, a full working stroke is one Cylinder ends after 90 °, so that the firing order of cylinders 1 and 5 and 3 and 7 is followed at the same time and then cylinders 2 and 6 as well as 4 and 8 at the same time, so that functional symmetry is achieved according to the invention.

In Fig. 3 ist im Detail dargestellt, wie die Übertragung der Translationsbewegung eines Zylinders mit Hilfe der Steuerkurveneinrichtung 23, 26 in eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 10 umgewandelt wird. Das Rotorelement 24 ist dazu aus miteinander drehfest verbundenen Scheiben 27, 28 aufgebaut, wobei die Scheibe 27 mit einer äußeren Steuerkurve 26 als Zugrotor, welcher die Kolbenstange in den Zylinder bewegt und die Scheibe 28 mit einer inneren, zur äußeren beabstandeten, gegengleichen Steuerkurve 23 als Druckrotor, welcher den zum Zentrum gerichteten Druck der Zylinderkolbenstange 22 überträgt, wirken.3 shows in detail how the transmission of the translational movement of a cylinder is converted into a rotational movement of the drive shaft 10 with the aid of the control cam device 23, 26. For this purpose, the rotor element 24 is constructed from rotatably connected disks 27, 28, the disk 27 having an outer control cam 26 as a pull rotor which moves the piston rod into the cylinder and the disk 28 having an inner control cam 23 which is spaced apart from one another and opposite Pressure rotor, which transmits the pressure of the cylinder piston rod 22 directed towards the center, act.

Weiters sind zwischen den Scheiben 27 und 28 mit dem Gehäuse fest verbundene, also gegenüber der Drehbewegung ruhende Führungsscheiben 29 angeordnet, die mit Führungsschlitzen 30 versehen sind, in denen die Achsialbewegung der Kolbenstangen geführt ist.Furthermore, between the disks 27 and 28 are fixedly connected to the housing, that is to say opposite to the rotational movement, guide disks 29 are provided, which are provided with guide slots 30, in which the axial movement of the piston rods is guided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind als Rollelemente Wälzlager 25 ausgebildet, die praktisch spielfrei zwischen den Steuerkurven 23, 26 gehalten sind. Dabei sind zwei äußere und ein inneres Wälzlager 25 auf Achsen 31 gelagert, die in einem gabelförmig ausgebildeten Ende der Kolbenstange 22 gehalten sind (Fig. 5 bzw. Fig.6). Es laufen je nach Taktposition der Kolbenstange 22 entweder die äußeren Wälzlager 25 an der äußeren Steuerkurve 26 der Scheibe 27 oder das mittlere Wälzlager 25 an der inneren Steuerkurve 23 der Scheibe 28 ab, wobei sich zueinander gegenläufige Drehrichtungen der äußeren gegenüber dem inneren Wälzlager 25 ergeben (Fig.5). Die Wälzlager 25 kommen dabei jedoch nie in Kontakt mit der Antriebswelle 1 oder mit der Führungsscheibe 30.According to a further embodiment, which can be seen from FIG. 4, roller bearings 25 are formed as rolling elements, which are held practically free of play between the control cams 23, 26. Two outer and one inner roller bearing 25 are mounted on axles 31, which are held in a fork-shaped end of the piston rod 22 (FIG. 5 and FIG. 6). Depending on the cycle position of the piston rod 22, either the outer roller bearings 25 on the outer cam 26 of the disk 27 or the middle roller bearing 25 on the inner cam 23 of the disk 28 run, resulting in opposite directions of rotation of the outer and inner roller bearings 25 ( Fig. 5). However, the roller bearings 25 never come into contact with the drive shaft 1 or with the guide disk 30.

Aus Fig. 5 sind alle Elemente des Rotorelements 24 zu ersehen, wobei zwei äußere Scheiben 27 mit je einer äußeren Steuerkurve 26 als Zugrotor und eine innere Scheibe 28 mit einer inneren Steuerkurve 23 als Druckrotor mit einer Antriebswelle 32 drehfest verbunden sind, wobei in den einander zugekehrten Seiten der beiden äußeren Scheiben 27 Ansätze mit dem Verlauf der äußeren Steuerkurve ausgebildet sind, deren radial innen liegende Wände gegengleich zur durch die Mantelfläche der inneren Scheibe 28 gebildeten, inneren Steuerkurve, jedoch um den Durchmesser des der Kraftübertragung dienenden Rollelements 25 radial nach außen versetzt verlaufen. In einem Gehäuse 33 sind jeweils zwei bezüglich der Antriebswelle 32 einander gegenüberliegende Verbrennungszylinder 34 angeordnet, in denen die Kolben 21 achsial verschiebbar gehalten und über Kolbenstangen 22 mit der inneren Steuerkurve 23 des Druckrotors 28 und mit den äußeren Steuerkurven 26 des Zugrotors 28 in Wirkeingriff stehen, indem sie dort abgestützt sind. Die zur Versorgung der Zylinder 34 mit Brennstoff erforderlichen Ventile 35 sind über eine auf der Welle 32 gehaltene Nockenscheibe 36 gesteuert. Die Nockenscheibe 36 hat eine je nach Zündfolge entsprechende Drehsymmetrie, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine Zweifach-Symmetrie vorliegt, um pro Umdrehung der Antriebswelle erfindungsgemäß die gleichzeitige Zündung zweier gegenüberliegender Verbrennungszylinder zu erreichen.5 all the elements of the rotor element 24 can be seen, two outer disks 27, each with an outer control cam 26 as a pull rotor and an inner disk 28 with an inner control cam 23 as a pressure rotor, being connected to a drive shaft 32 in a rotationally fixed manner, with each other facing sides of the two outer disks 27 approaches are formed with the course of the outer control curve, the radially inner walls opposite to the inner control curve formed by the outer surface of the inner disk 28, but offset radially outwards by the diameter of the rolling element serving for power transmission run. Arranged in a housing 33 are two combustion cylinders 34 located opposite one another with respect to the drive shaft 32, in which the pistons 21 are held axially displaceably and are operatively engaged via piston rods 22 with the inner control curve 23 of the pressure rotor 28 and with the outer control curves 26 of the pull rotor 28. by being supported there. The valves 35 required to supply the cylinders 34 with fuel are controlled via a cam disk 36 held on the shaft 32. The cam disk 36 has a rotational symmetry corresponding to the firing order, in this embodiment there is a double symmetry in order to achieve the simultaneous ignition of two opposing combustion cylinders according to the invention per revolution of the drive shaft.

Aus Fig. 6 ist eine weitere Detailansicht eines erfindungsgemäßen Motors zu ersehen, wobei insbesonders zu erkennen ist, wie eine an ihrem Ende gabelförmig ausgebildete Zylinderkolbenstange 240 in den Führungsschlitzen 30 der Führungsscheiben 29 so geführt ist, daß sie nur eine achsiale Bewegung durchführen kann.6 shows a further detailed view of an engine according to the invention, wherein it can be seen in particular how a cylinder piston rod 240, which is fork-shaped at its end, is guided in the guide slots 30 of the guide disks 29 such that it can only carry out an axial movement.

Claims (12)

Motor mit einer Vielzahl sternförmig um eine Antriebswelle (10, 32) angeordneter Zylinder (1...8, 34), die um den jeweils gleichen Winkel gegeneinander versetzt sind und deren Kolbenstangen (22, 240) zur Drehmomenterzeugung in Wirkeingriff mit einer auf einem mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Rotorelement (24) angeordneten, durch eine geschlossene abwechselnd konkave und konvexe Krümmungen aufweisende Steuerkurveneinrichtung (23, 26) stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10, 32) eine Dreh-Symmetrieachse für die Steuerkurveneinrichtung (23, 26) bildet, daß die Anzahl der Zylinder (1...8) geradzahlig ist, und daß jeweils einander bezüglich der Antriebswelle (10, 32) gegenüberliegende Zylinderpaare (1,5 bzw. 2,6 bzw. 3,7 bzw. 4,8) synchrone Arbeitstakte ausführen, wobei die Hubbewegungen der Kolben (21) jedes Zylinderpaares (1,5 bzw. 2,6 bzw. 3,7 bzw. 4,8) entgegengesetzt und gleich groß sind und sich die von den Zylinderpaaren (1,5 bzw. 2,6 bzw. 3,7 bzw. 4,8) zentral auf die Antriebswelle (10, 32) ausgeübten Kräfte im wesentlichen aufheben.Motor with a plurality of cylinders (1 ... 8, 34) arranged in a star shape around a drive shaft (10, 32), which are offset from one another by the same angle in each case and whose piston rods (22, 240) are operatively engaged with one on one for generating torque with the drive shaft rotatably connected rotor element (24) arranged by a closed, alternately concave and convex curvature cam means (23, 26), characterized in that the drive shaft (10, 32) has a rotational symmetry axis for the cam device (23, 26 ) forms that the number of cylinders (1 ... 8) is an even number and that each cylinder pair (1.5 or 2.6 or 3.7 or 4, respectively) with respect to the drive shaft (10, 32) 8) Carry out synchronous work cycles, the stroke movements of the pistons (21) of each cylinder pair (1.5 or 2.6 or 3.7 or 4.8) being opposite and of the same size, and that of the cylinder pairs (1, 5 or 2.6 or 3.7 b between 4.8) essentially cancel the forces exerted centrally on the drive shaft (10, 32). Motor nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die Zylinder (1...8, 34) als 2-Taktverbrennungszylinder ausgebildet sindEngine according to claim 1, characterized in that the cylinders (1 ... 8, 34) are designed as 2- stroke combustion cylinders Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszylinder (1...8, 34) als 4-Taktverbrennungszylinder ausgebildet sind.Engine according to claim 1, characterized in that the combustion cylinders (1 ... 8, 34) are designed as 4-stroke combustion cylinders. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Zylinderpaar (1,5 bzw. 2,6 bzw. 3,7 bzw. 4,8) pro Umdrehung der Antriebswelle zündbar ist.Motor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that one pair of cylinders (1.5 or 2.6 or 3.7 or 4.8) can be ignited per revolution of the drive shaft. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurveneinrichtung (23, 26) 4-fache Symmetrie bezüglich der Antriebswelle (10, 32) aufweist.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the control cam device (23, 26) has 4-fold symmetry with respect to the drive shaft (10, 32). Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der um die Antriebswelle (10, 32) angeordneten Zylinder (1...8) acht beträgt.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the number of cylinders (1 ... 8) arranged around the drive shaft (10, 32) is eight. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurveneinrichtung aus einer inneren als Druckrotor wirkenden Steuerkurve (23) und zwei äußeren als Zugrotor wirkenden Steuerkurven (26) zusammengesetzt ist.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the control cam device is composed of an inner control cam (23) acting as a pressure rotor and two outer control cams (26) acting as a pull rotor. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (24) durch zwei äußere und eine innere drehfest miteinander verbundenen Scheiben (27, 28) gebildet ist, wobei in den einander zugekehrten Seiten der beiden äußeren Scheiben (27) Ansätze mit dem Verlauf der äußeren Steuerkurve ausgebildet sind, deren radial innen liegende Wände gegengleich zur durch die Mantelfläche der inneren Scheibe (28) gebildeten, inneren Steuerkurve (23), jedoch um den Durchmesser eines der Kraftübertragung dienenden Rollelements (25) radial nach außen versetzt verlaufen.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor element (24) is formed by two outer and one inner rotatably connected disks (27, 28), the mutually facing sides of the two outer Discs (27) are formed with the course of the outer control curve, the radially inner walls of which are opposite to the inner control curve (23) formed by the outer surface of the inner disc (28), but by the diameter of a rolling element (25) used for power transmission. run radially outwards. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente als Wälzlager (25) ausgebildet sind.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling elements are designed as roller bearings (25). Motor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (22) an ihrem dem Zylinderkolben (21) gegenüberliegenden Ende gabelförmig ausgebildet sind und auf einer die Schenkel des gabelförmigen Endes durchsetzenden Achse (31) zwei äußere und ein inneres Wälzlager(25) gehalten sind, wobei die äußeren Wälzlager (25) an der äußeren Steuerkurve (26) und das innere Wälzlager (25) an der inneren Steuerkurve (23) abgestützt sind.Engine according to claim 8 or 9, characterized in that the piston rods (22) are fork-shaped at their end opposite the cylinder piston (21) and two outer and one inner roller bearing (25) on an axis (31) passing through the legs of the fork-shaped end. are held, the outer roller bearings (25) being supported on the outer cam (26) and the inner roller bearing (25) on the inner cam (23). Motor nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die gabelförmigen Enden der Kolbenstangen (22) in mindestens einer mit dem Gehäuse (33) fest verbundenen, mit Führungsschlitzen (30) versehenen Führungsscheibe (29), die zwischen zwei Scheiben (27, 28) des Rotors (24) angeordnet ist, geführt ist.Motor according to one of claims 16 to 18, characterized in that the fork-shaped ends of the piston rods (22) in at least one guide disk (29) which is fixedly connected to the housing (33) and is provided with guide slots (30) and which is located between two disks (27 , 28) of the rotor (24) is arranged, is guided. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (10, 32) eine Nocke (36) mit zweifacher Drehsymmetrie angeordnet ist, welche die Ventile (35) der Zylinder (1...8, 34) steuert.Motor according to one of the preceding claims, characterized in that a cam (36) with double rotational symmetry is arranged on the drive shaft (10, 32), which controls the valves (35) of the cylinders (1 ... 8, 34).
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