EP1612369B1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung und umgekehrt - Google Patents

Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung und umgekehrt Download PDF

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EP1612369B1 EP05013376A EP05013376A EP1612369B1 EP 1612369 B1 EP1612369 B1 EP 1612369B1 EP 05013376 A EP05013376 A EP 05013376A EP 05013376 A EP05013376 A EP 05013376A EP 1612369 B1 EP1612369 B1 EP 1612369B1
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bearings
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    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • 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
    • F01B9/042—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 connections comprising gear transmissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • 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 device for converting a reciprocating motion into a rotational movement and vice versa, the two mutually spaced, intersecting control rods, which are mounted back and forth in their longitudinal direction, arranged between the control rods and a toothed wheel with an external toothing in which arranged at the same distance from each other, seated on output shafts driven gears, and having a rotatably mounted in the toothed wheel Umlaufrad having two diametrically opposite to its center at a distance diametrically opposite bearing, wherein a bearing with the one control rod and the other bearing with the cooperates with other control rod.
  • the toothed wheel in addition to the external toothing has an internal toothing and that the peripheral wheel has an external toothing, with which it engages in the internal toothing of the toothed wheel
  • the control rods are displaceable at their end portions in bearings.
  • control rods are provided at their end portions with cylinders mounted in pistons.
  • control rods 1 and 2 are arranged at right angles crossing each other.
  • the control rods 1 and 2 are in spaced and parallel planes.
  • a toothed wheel 3 In the space between the control rods 1 and 2, a toothed wheel 3 is arranged, which carries an internal toothing and an external toothing. In the outer toothing of the toothed wheel 3 engage four at the same distance, in pairs diametrically opposed output gears 4, sitting on not shown wear shafts.
  • the driven gears 4 support the guided between the control rods 1 and 2 3 toothed wheel.
  • a planetary gear 5 which has two diametrically opposite to its center at a distance from each other bearing 6 and 7.
  • the bearing 6 cooperates with the control rod 1, while the bearing 7 cooperates with the control rod 2.
  • the bearings 6 and 7 may be formed in a known manner, wherein the bearing pins are arranged either on the control rods 1 and 2 or on the peripheral gear. 5
  • control rod 1 is provided only at one end with a cylinder 9 guided piston 8, while the other end portion and the end portions of the control rod 2 are guided in guide bushes 10, so that a single-cylinder engine with For example, results in a stroke of 40 mm.
  • control rod 2 is provided at its ends with guided in cylinders 9 piston 8, while the end portion of the control rod 1 are guided in guide bushes 10. This results in a two-cylinder boxer engine, for example with a stroke of 32 mm.
  • one end of the control rods 1 and 2 is provided with a piston 8 guided in cylinders 9, while the other ends of the control rods are guided in guide bushes 10, so that a two-cylinder V-engine, for example, with a stroke of 25 mm results.
  • the device is suitable for various cylinder arrangements. It is also possible to equip the control rods 1 and 2 on the drive side each with double piston and thus to be able to operate several cylinders simultaneously.
  • the stroke of the control rods 1 and 2 is within wide limits - these are only dependent on the inner radius of the toothed rim 3 - freely changeable. If the stroke is reduced by the distance between the bearings 6 and 7 is reduced, so only the diameter of the planetary gear 5 must be proportionally increased. If the drive side of the control rods 1 and 2 changed accordingly, so even cylinders with different stroke can be operated.
  • the device can be used for example as a piston pump use.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung und umgekehrt, die zwei im Abstand zueinander angeordnete, sich kreuzende Steuerstangen, die in ihrer Längsrichtung hin- und herschiebbar gelagert sind, einen zwischen den Steuerstangen angeordneten Zahnreif mit einer Aussenverzahnung, in die im gleichen Abstand zueinander angeordnete, auf Abtriebswellen sitzende Abtriebszahnräder eingreifen, und ein im Zahnreif drehbar gelagertes Umlaufrad aufweist, das zwei zu seinem Mittelpunkt im Abstand einander diametral gegenüberliegende Lager hat, wobei ein Lager mit der einen Steuerstange und das andere Lager mit der anderen Steuerstange zusammenwirkt.
    • Stand der Technik
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift US 5 046 459 bekannt. Bei dieser Vorrichtung läuft die Aussenseite des Umlaufrades auf der Innenfläche des Zahnreifes.
    • Aufgabenstellung
  • Zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Betriebssicherheit der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass der Zahnreif zusätzlich zur Aussenverzahnung eine Innenverzahnung aufweist und dass das Umlaufrad eine Aussenverzahnung aufweist, mit welcher es in die Innenverzahnung des Zahnreifes eingreift Vorteilhaft sind die Steuerstangen an ihren Endabschnitten in Lagern verschiebbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Steuerstangen an ihren Endabschnitten mit in Zylindern gelagerten Kolben versehen.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 bis 5
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Kolben tragenden Steuerstangen als Vierzylinder-Motor in unterschiedlichen Arbeitsstellungen
    Fig. 6
    einen Einzylinder-Motor
    Fig. 7
    einen Zweizylinder-Boxermotor und
    Fig. 8
    einen Zweizylinder-V-Motor.
  • Nach den Fig. 1 bis 8 sind zwei im Abstand zueinander stehende Steuerstangen 1 und 2 sich im rechten Winkel kreuzend zueinander angeordnet. Die Steuerstangen 1 und 2 liegen in im Abstand und parallel zueinander verlaufenden Ebenen.
  • Im Raum zwischen den Steuerstangen 1 und 2 ist ein Zahnreif 3 angeordnet, der eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung trägt. In die Außenverzahnung des Zahnreifes 3 greifen vier in gleichem Abstand, paarweise einander diametral gegenüberliegende Abtriebszahnräder 4 ein, die auf nicht dargestellten Abriebswellen sitzen. Die Abtriebszahnräder 4 lagern den zwischen den Steuerstangen 1 und 2 geführten Zahnreif 3.
  • In die Innenverzahlung des Zahnreifes 3 greift ein Umlaufzahnrad 5 ein, das zwei zu seinem Mittelpunkt im Abstand einander diametral gegenüberliegende Lager 6 und 7 hat. Das Lager 6 wirkt mit der Steuerstange 1 zusammen, während das Lager 7 mit der Steuerstange 2 zusammenwirk. Die Lager 6 und 7 können in bekannter Weise ausgebildet sein, wobei die Lagerzapfen entweder an den Steuerstangen 1 und 2 angeordnet sind oder am Umlaufzahnrad 5.
  • Bei der Vorrichtung nach den Figuren 1 bis 5 tragen die Steuerstangen 1 und 2 an ihren Enden Kolben 8, die in zugeordneten Zylindern 9 geführt sind, so dass sich ein Vierzylinder-Motor ergibt, beispielsweise mit einem Hub von 50 mm. Die eingezeichneten Pfeile geben die jeweilige Bewegungsrichtung bzw. Drehrichtung des Elementes an.
  • Wird in Fig. 1 die Steuerstange 1 nach unten bewegt, so dreht sich das Umlaufzahnrad 5 im Uhrzeigersinn um die Lager 6 und 7 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung. Dadurch wird der Zahnreif 3 gleichfalls im Uhrzeigersinn gedreht, was eine Drehung der Abtriebszahnräder 4 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt. Wird dann anschließend die Steuerstange 2 nach rechts bewegt, so dreht sich das Umlaufzahnrad 5 weiter in die in Fig. 3 dargestellte Stellung und weiter in die in Fig. 4 dargestellte Stellung. Wird dann die Steuerstange 1 nach oben bewegt, so gelangt das Umlaufzahnrad 5 in die in Fig. 5 dargestellte Stellung. Dieser Vorgang wird dann weitergeführt, bis die Vorrichtung wieder in der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist, so dass ein vollständiger Zyklus vorliegt.
  • Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 6 ist die Steuerstange 1 nur an einem Ende mit einem Zylinder 9 geführten Kolben 8 versehen, während der andere Endabschnitt und die Endabschnitte der Steuerstange 2 in Führungsbuchsen 10 geführt sind, so dass sich ein Einzylinder-Motor mit beispielsweise einem Hub von 40 mm ergibt.
  • Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 7 ist die Steuerstange 2 an ihren Enden mit in Zylindern 9 geführten Kolben 8 versehen, während die Endabschnitt der Steuerstange 1 in Führungsbuchsen 10 geführt sind. Somit ergibt sich ein Zweizylinder-Boxermotor, beispielsweise mit einem Hub von 32 mm.
  • Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 8 ist jeweils ein Ende der Steuerstangen 1 und 2 mit einem in Zylindern 9 geführten Kolben 8 versehen, während die anderen Enden der Steuerstangen in Führungsbuchsen 10 geführt sind, so dass sich ein Zweizylinder-V-Motor, beispielsweise mit einem Hub von 25 mm ergibt.
  • Wie die Figuren 6 bis 8 zeigen, eignet sich die Vorrichtung für verschiedene Zylinderanordnungen. Möglich ist es auch, die Steuerstangen 1 und 2 auf der Antriebsseite jeweils mit Doppelkolben zu bestücken und somit gleichzeitig mehrere Zylinder betreiben zu können.
  • Der Hub der Steuerstangen 1 und 2 ist innerhalb weiter Grenzen - diese sind nur vom Innenradius des Zahnreifes 3 abhängig - frei veränderbar. Wird der Hub verkleinert, indem der Abstand der Lager 6 und 7 verringert wird, so muss lediglich der Durchmesser des Umlaufzahnrades 5 proportional vergrößert werden. Wird auch die Antriebsseite der Steuerstangen 1 und 2 entsprechend verändert, so können sogar gleiche Zylinder mit unterschiedlichem Hub betrieben werden.
  • Auf diese Weise kann im gleichen Gehäuse ein unterschiedlicher Hub eingestellt werden.
  • Bei umgekehrter Wirkungsweise kann die Vorrichtung beispielsweise als Kolbenpumpe Verwendung finden.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung und umgekehrt, die im Abstand zueinander angeordnete, sich kreuzende Steuerstangen (1, 2), die in ihrer Längsrichtung hin- und herschiebbar gelagert sind, einen zwischen den Steuerstangen angeordneten Zahnreif (3) mit einer Außenverzahnung, in die im gleichen Abstand zueinander angeordnete, auf Abtriebswellen sitzende Abtriebszahnräder (4) eingreifen, und ein im Zahnreif drehbar gelagertes Umlaufrad (5)aufweist, das zwei zu seinem Mittelpunkt im Abstand einander diametral gegenüberliegende Lager (6, 7) hat, wobei ein Lager (6) mit der einen Steuerstange (1) und das andere Lager (7) mit der anderen Steuerstange (2) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnreif (3) zusätzlich zur Außenverzahnung eine Innenverzahlung aufweist und dass das Umlaufrad (5) eine Außenverzahnung aufweist, mit welcher es in die Innenverzahnung des Zahnreifes (3) eingreift.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangen (1, 2) an ihren Endabschnitten in Lagern verschiebbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstangen an ihren Endabschnitten mit in Zylindern (9) gelagerten Kolben (8) versehen sind.
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