WO1995012754A1 - Piston engine - Google Patents

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WO1995012754A1
WO1995012754A1 PCT/EP1994/003587 EP9403587W WO9512754A1 WO 1995012754 A1 WO1995012754 A1 WO 1995012754A1 EP 9403587 W EP9403587 W EP 9403587W WO 9512754 A1 WO9512754 A1 WO 9512754A1
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WO
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piston
cylinder
machine according
shaft
space
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Application number
PCT/EP1994/003587
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German (de)
French (fr)
Inventor
Max Liebich
Original Assignee
Max Liebich
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 Max Liebich filed Critical Max Liebich
Priority to EP94931023A priority Critical patent/EP0727014A1/en
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/06Two-stroke engines or other engines with working-piston-controlled cylinder-charge admission or exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08Engines with star-shaped cylinder arrangements

Definitions

  • the invention relates to a piston machine of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • piston machines with rotating cylinders have been known for a long time (DE-PS 194 107).
  • the cylinder which may comprise, for example, one or more combustion chambers, rotates around a first axis, while the piston or pistons arranged in the cylinder rotate around a second axis which runs parallel to the first axis, but to a certain extent with respect to the latter Amount is offset.
  • a problem with such piston machines is obviously to be seen in the fact that the power transmission from the pistons to the crank mechanism does not lead to a uniform angular velocity of this crank mechanism and / or the rotating pistons.
  • the present invention has for its object to provide a piston machine of the type mentioned, which allows a sensible application of the principle of the rotating cylinder, which is expedient in terms of unbalanced mass forces, with a simple structure.
  • the configuration of the piston machine according to the invention results in a simple configuration of the crank mechanism without lateral forces being exerted on the piston or pistons.
  • the shaft around which the cylinder rotates is at least partially designed as a hollow shaft connected to the cylinder, in which the inlet and outlet lines of the cylinder run and which, together with a stationary casing tube, form a rotary slide valve arrangement.
  • the inlet and outlet lines have corresponding radial sections in the hollow shaft which open on the outer circumference of the hollow shaft and come into alignment with openings in the casing tube during rotation at predetermined times of the work cycle.
  • sealing rings in the manner of piston rings are preferably provided in corresponding grooves in the hollow pipe at an angle to the longitudinal axis of the hollow pipe. Due to the inclined position of the sealing rings, they slide overlapping over the entire inner surface of the fixed casing tube and at the same time separate the opening that opens out on the outer circumference of the hollow shaft in a well-sealed manner.
  • the cylinder is divided into three rooms, of which the two outer work spaces form, while the middle space forms a load space.
  • this construction represents a doubling of the internal combustion engine working with a stationary cylinder according to the principles as described in DE-Al-43 37 670 by the same applicant from the same filing date. The description of these further patent applications This reference is hereby incorporated in full. Since the supercharger piston has a larger diameter, it can be connected to the crank mechanism via an eccentrically arranged additional piston rod which extends with its ends out of the cylinder.
  • the cylinder forms a single work space in which a piston which is closed at both ends is arranged and which divides the work space into a combustion space and an intake and pre-compression space.
  • the cylinder can have a slot which extends through its jacket wall and is covered by this in any position of the piston or one of the pistons, and extends through this slot a piston pin which is connected to a piston rod arranged outside the cylinder, the ends of which are connected to the crank mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view through a first embodiment of the piston engine in the form of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1
  • 3 shows a first exemplary embodiment of the sliding connection between the piston rod and the flywheel of the crank mechanism
  • Fig. 5 shows a second embodiment of the piston engine in the form of an internal combustion engine with a single cylinder.
  • FIG. 1 and 5 show a first and a second embodiment of the piston machine with a rotating cylinder, the embodiment according to FIG. 5 being a simplified embodiment with regard to the piston
  • the cylinder designated overall by 2 is subdivided into first and second working spaces 21 and 22 and a loading space 23 arranged between them, in which first and second working pistons 31 and 32 and a loading piston 33 are arranged displaceably are connected to each other via a common piston rod 34.
  • the loader space 23 and thus the loader piston are arranged eccentrically to the work spaces 21, 22 and the work pistons 31, 32 and have larger dimensions such that a further piston rod 41, which is connected to the loader piston 33, is located outside the cylinder 2 in Area of the work spaces 21, 22 can extend.
  • the piston rod 34 is slidably guided into the individual spaces of the cylinder, walls 24, 25 which separate from one another, with sealing, the ends of the further piston rod 41 extending outside the loading space 23 being able to be guided in a sleeve which improves the sealing, such as this can be seen from the embodiment according to FIG. 5.
  • the ends of the further piston rod 41 are connected via a bracket 46 extending in the axial direction of the engine to a positive guidance of the crank mechanism 4, which in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 5 consists of a dovetail groove 45 in an output element 42 and a dovetail wedge 44, which is attached to the ends of the bracket 46.
  • the further piston rod 41 can close relative to the output element 42 when the cylinder arrangement rotates
  • This output element 42 can be formed by a flywheel and is mounted about the axis B with the aid of an output shaft 43 in a stationary housing 1, 20 which is only shown in the form of a stator in FIG. 1, but can form a completely closed housing .
  • the cylinder arrangement is in turn rotatable about an axis A with the aid of a shaft 21, which 5 is at least partially formed in the area of a valve arrangement 5 as a hollow shaft 51, which is rotatable in a casing tube 52, which is connected to the housing 1 in a stationary manner .
  • Combustion mixture and exhaust gas passages run in the hollow shaft 51 and, depending on the rotational position of the cylinder arrangement 0 2, can be connected to the corresponding connecting piece 57, 58, 59 of the casing tube 52, as can be seen in particular from FIG. 2.
  • the intake ports 57 can be connected to corresponding mixture preparation devices, while the ports 58, 59 are connected to an exhaust duct. 5
  • sealing rings 60 are preferably in the manner of piston rings.
  • the longitudinal axis of the hollow cylinder 51 is arranged obliquely, although with a correspondingly close fit of the hollow tube 51 and the jacket tube 52 in the manner of a slide bearing, these sealing rings can possibly be omitted and the jacket tube 52 can serve directly for mounting the cylinder arrangement 2 via the hollow tube 51.
  • sealing rings 60 Due to the inclined position of the sealing rings 60, they slide overlap over the entire inner surface of the fixed casing tube 52 and separate the openings in the circumferential surface of the hollow cylinder 51 in a well-sealed manner.
  • the inlet connections 57 are connected to an inlet line 53 which, according to FIG. 1, has an inlet slot 26 in the region of the
  • Load space 23 is connected.
  • This inlet slot 26 is only released in the respective end positions of the loader piston 33 towards the loader chamber 23, so that, for example in the downward movement of the loader piston starting from FIG. 1, a negative pressure is generated above this loader piston which, when the inlet slot 26 is released, becomes one abrupt inflow of the combustion mixture into this part of the cargo space 23 leads.
  • the combustion mixture located above this supercharger piston is compressed and flows into the working chamber 22 through its working piston 32 after the overflow channel of the working chamber 22 has been released.
  • Air inlet openings L in the cylinder arrangement are opened by the respective pistons 31, 32, so that air can flow into the section of the working space 21, 22 located adjacent to the loading space 23, which subsequently follows when the pistons 31, 32 move in the direction of the loading space Sealing of these openings L is compressed and when the respective lower (adjacent to the loading space 23) position of the working pistons is reached via overflow channels 29 in FIG Combustion chamber can flow over. Simultaneously with the release of this overflow channel 29, the exhaust gas outlet slot is also released, which leads to the respective exhaust pipe 54 or 55, so that first a flushing of the combustion chamber with the air previously compressed below the respective working piston and only then the overflow in the Load chamber pre-compressed combustion mixture takes place in this combustion chamber. This is described in more detail in DE-Al-43 37 670 by the same applicant from the same filing date, to which express reference is made.
  • the exhaust pipes 54, 55 initially run approximately in the longitudinal direction of the cylinder arrangement 2 to the hollow shaft 51 and then axially to this hollow shaft, whereupon they have a correspondingly radially directed section which leads to openings in the peripheral surface of the hollow cylinder that can be aligned with the sockets 57, 58, 59.
  • the inlet and outlet openings in the cylinder wall are closed and opened by the piston. Channels lead from these openings into the rotary slide valve and are closed and opened again there.
  • This double function ensures an optimal seal in the intake and exhaust area.
  • the exhaust opening in the rotary slide valve opens earlier than the opening in the working cylinder.
  • the remaining exhaust gas column in the exhaust pipe can escape before the new exhaust gas is expelled from the cylinder. This enables precise 'control' of the flow, which leads to good exhaust gas values, which was previously not possible with normal two-stroke engines.
  • a dovetail guide is shown as an example of the forced guidance in FIGS. 1 and 3.
  • the positive guide consists of guide rods 45A, on which sliding bushes 44A connected to the ends of the bracket 46 slide. It is not intended to be limited to these special embodiments of the positive guides.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the piston machine in the form of an internal combustion engine, in which the cylinder arrangement forms a single cylinder 120, in which a piston 1430, which is closed at its ends, is arranged.
  • the cylinder 120 has a slot 123 in the region of its jacket wall facing the crank mechanism 4, in which a piston pin 134 is slidably guided and is connected essentially centrally to the piston 130.
  • the piston pin 134 is guided in a sleeve extension 121 of the cylinder arrangement 121 in order to improve the seal, although the piston 130 has such a dimension that it always closes the slot 123 regardless of its working positions.
  • the ends of the further piston rod 141 are connected via a positive guide of the type shown in FIG. 4 to an output element 142 in the form of a flywheel 142 which can be rotated about the axis B via a shaft 143.
  • the piston arrangement is divided by the piston 130 into a combustion chamber denoted by an asterisk and an oppositely arranged pre-compression and intake chamber, these spaces being connected to one another via an overflow channel 129 which leads to the bottom dead center of the
  • Piston 130 is released by this.
  • an exhaust gas outlet channel 126 is released by the piston at this time, so that the burned combustion mixture can flow into the valve arrangement 5, which is similar to that in FIGS. 1 and 2.
  • connection between the piston and crank mechanism shown in FIG. 5 can also be used in the embodiment according to FIG. 1 with a corresponding adaptation.
  • the embodiment according to FIG. 5 results in a very simple, space-saving design which, in view of the high speeds that are possible due to the lack of unbalanced mass forces, can have a very high power output.
  • a fresh air purge can also be provided in the embodiment according to FIG. 5.
  • the sleeve extension 121 can be designed such that the piston rod 141 has an end sliding in a cylinder section of the sleeve extension 121, so that a type of air pump is formed which injects the outside air drawn in via an inlet slot formed in the cylinder 120, which is so is arranged that it is released when the piston is at bottom dead center.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

In a piston engine with at least one cylinder rotating about a first shaft and a piston reciprocating in a straight line therein which is connected to a crank drive which has a drive component rotating about a second shaft, in which the first and second shafts have axes running mutually parallel but staggered, the piston (3; 130) is connected to a piston rod (42; 141) extending outside the cylinder (4; 120) in the direction of movement of the piston (3; 130) which is connected via a restricted guidance means (44, 45; 144, 145) to a component (42; 142) rotating about the output shaft (43; 143) of the crank drive (4). The restricted guidance means (44, 45; 144, 145) permit solely a relative movement between the component (42; 142) and the piston rod (41; 143) transversely to their longitudinal axes and thus a parallel movement to a plane (E) running through the axis (B) of the output shaft (43; 143) of the crank drive (4) and intersecting the direction of movement of the restricted guidance means at right-angles.

Description

Kolbenmaschine Piston machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a piston machine of the type mentioned in the preamble of claim 1.
Derartige Kolbenmaschinen mit umlaufenden Zylindern, insbesondere in Form von Verbrennungsmotoren, sind seit langer Zeit bekannt (DE-PS 194 107). Bei derartigen Kolbenmaschinen läuft der Zylinder, der beispielsweise einen oder mehrere Brennräume umfassen kann, um eine erste Achse um, während der oder die in dem Zylinder angeordneten Kolben um eine zweite Achse umlaufen, die parallel zur ersten Achse verläuft, jedoch gegenüber dieser um einem gewissen Betrag versetzt ist. Ein Problem bei derartigen Kolbenmaschinen ist offensichtlich in der Tatsache zu sehen, daß die Kraftübertragung von den Kolben auf das Kurbelgetriebe nicht zu einer gleichförmig übereinstimmenden Winkelgeschwindigkeit dieses Kurbelgetriebes und/oder der umlaufenden Kolben führt. Aus diesem Grunde wurde bereits versucht, durch eine Art Differentialgetriebe hier Abhilfe zu schaffen, was jedoch sehr aufwendig ist und seitliche, auf den oder die Kolben einwirkende Kräfte nicht vollständig verhindern kann. Ein weiteres Problem bei derartigen Kolbenmaschinen mit umlaufenden Zylindern besteht einerseits in der hier verwendeten Ventilsteuerung und der Zu- und Abfuhr des Verbrennungsgemisches bzw. der Abgase. Es ist damit festzustellen, daß zwar der Grundgedanke der versetzten Wellen für eine Kolbenmaschine mit umlaufendem Zylinder bekannt ist, doch bisher keine Lösung gefunden wurde, eine solche Kolbenmaschine zu einem funktionsfähigen Verbrennungsmotor zu entwickeln. Bisher ungelöste Konstruktionsmerkmale sind hierbei insbesondere:Such piston machines with rotating cylinders, in particular in the form of internal combustion engines, have been known for a long time (DE-PS 194 107). In piston engines of this type, the cylinder, which may comprise, for example, one or more combustion chambers, rotates around a first axis, while the piston or pistons arranged in the cylinder rotate around a second axis which runs parallel to the first axis, but to a certain extent with respect to the latter Amount is offset. A problem with such piston machines is obviously to be seen in the fact that the power transmission from the pistons to the crank mechanism does not lead to a uniform angular velocity of this crank mechanism and / or the rotating pistons. For this reason, attempts have already been made to remedy this by a type of differential gear, but this is very complex and cannot completely prevent lateral forces acting on the piston or pistons. Another problem with such piston machines with rotating cylinders is, on the one hand, the valve control used here and the supply and discharge of the combustion mixture and the exhaust gases. It can thus be stated that although the basic idea of the offset shafts for a piston machine with a rotating cylinder is known, no solution has been found to develop such a piston machine into a functional internal combustion engine. So far unresolved design features are in particular:
- die durch den Wellenversatz bedingten ungleichmäßigen Kolbenbewegungen/Kolbengeschwindigkeiten und damit kein schwingungsfreier, ruhiger Lauf, insbesondere bei hohen Drehzahlen, - die Zuführung des Verbrennungsgemisches in den Drehzylinder,- the uneven piston movements / piston speeds caused by the shaft offset and thus no vibration-free, smooth running, especially at high speeds, the supply of the combustion mixture into the rotary cylinder,
- die Abführung der Abgase aus dem Drehzylinder.- the discharge of the exhaust gases from the rotary cylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine sinnvolle Anwendung des an sich im Hinblick auf unausgeglichene Massenkräfte zweckmäßigen Prinzips der umlaufenden Zylinder ermöglicht.The present invention has for its object to provide a piston machine of the type mentioned, which allows a sensible application of the principle of the rotating cylinder, which is expedient in terms of unbalanced mass forces, with a simple structure.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the subclaims.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kolbenmaschine ergibt sich eine einfache Ausgestaltung des Kurbeltriebs, ohne daß seitliche Kräfte auf den oder die Kolben ausgeübt werden.The configuration of the piston machine according to the invention results in a simple configuration of the crank mechanism without lateral forces being exerted on the piston or pistons.
Dadurch, daß Zylinder und Kolben eine exakte Kreisbewegung beschreiben, ohne daß irgendwelche unausgeglichenen Massenkräfte auftreten, werden wesentlich höhere Drehzahlen möglich, als dies bei bekannten Kolbenmaschinen der Fall ist. Hierdurch lassen sich bei geringem Hubraum hohe Leistungen erzielen.Because cylinders and pistons describe an exact circular movement, without any unbalanced mass forces occurring, much higher speeds are possible than is the case with known piston machines. This enables high performance to be achieved with a small cubic capacity.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Welle, um die der Zylinder umläuft, zumindestens teilweise als mit dem Zylinder verbundene Hohlwelle ausgebildet, in der die Einlaß- und Auslaßleitung des Zylinders verläuft und die zusammen mit einem stationären Mantelrohr eine Drehschieber- Ventilanordnung bildet. Die Einlaß- und Auslaßleitungen weisen entsprechend radiale Abschnitte in der Hohlwelle auf, die am Außenumfang der Hohlwelle münden und mit Öffnungen in dem Mantelrohr während der Drehung zu vorgegebenen Zeiten des Arbeitstaktes in Ausrichtung kommen. Hierdurch ergibt sich eine weitere Steuerungsmöglichkeit für die Einlaß- und Auslaßzeiten, so daß diese nicht nur durch die Kolbenbewegung gesteuert sind, sondern durch eine Kombination der Kolbenbewegung und der Drehung der Drehschieber- Ventilanordnung, die entsprechend aneinander anpaßbar sind.According to a preferred embodiment of the invention, the shaft around which the cylinder rotates is at least partially designed as a hollow shaft connected to the cylinder, in which the inlet and outlet lines of the cylinder run and which, together with a stationary casing tube, form a rotary slide valve arrangement. The inlet and outlet lines have corresponding radial sections in the hollow shaft which open on the outer circumference of the hollow shaft and come into alignment with openings in the casing tube during rotation at predetermined times of the work cycle. This results in a further control possibility for the inlet and outlet times, so that these are not only controlled by the piston movement, but also by a combination of the piston movement and the rotation of the rotary slide valve arrangement, which can be correspondingly adapted to one another.
Auf diese Weise ist es möglich, die Steuerung so zu wählen, daß zu Beginn der Freigabe der Abgas-Auslaßöffnung des Zylinders durch den Kolben die Auslaßöffnung in der Drehschieber- Ventilanordnung bereits vollständig geöffnet ist, so daß das Abgas ungehindert entweichen kann. Wenn sich die Auslaßöffnung in dem Zylinder zu schließen beginnt, das heißt bei Beginn des neuen Verdichtungshubes, ist die Auslaßöffnung in der Drehschieber-Ventilanordnung bereits vollständig geschlossen.In this way, it is possible to select the control so that at the beginning of the release of the exhaust gas outlet opening of the cylinder by the piston, the outlet opening in the rotary slide valve arrangement is already fully open, so that the exhaust gas can escape unhindered. When the outlet opening in the cylinder begins to close, that is to say at the start of the new compression stroke, the outlet opening in the rotary slide valve arrangement is already completely closed.
Zur Abdichtung zwischen der Hohlwelle und dem Mantelrohr sind vorzugsweise unter einem Winkel zur Längsachse des Hohlrohres in entsprechenden Nuten in dem Hohlrohr angeordnete Dichtungsringe nach Art von Kolbenringen vorgesehen. Durch die Schräglage der Dichtungsringe gleiten diese überschneidend über die gesamte Innenfläche des feststehenden Mantelrohres und trennen gleichzeitig die am Außenumfang der Hohlwelle mündenden Öffnung gut abgedichtet voneinander.For sealing between the hollow shaft and the tubular casing, sealing rings in the manner of piston rings are preferably provided in corresponding grooves in the hollow pipe at an angle to the longitudinal axis of the hollow pipe. Due to the inclined position of the sealing rings, they slide overlapping over the entire inner surface of the fixed casing tube and at the same time separate the opening that opens out on the outer circumference of the hollow shaft in a well-sealed manner.
Bei dieser Konstruktion ist es möglich, die Zuführung und die Ableitung des Verbrennungsgemisches bzw. der Abgase in einfacher Weise durchzuführen, ohne daß hierzu kompliziert ausgebildete Ventilanordnungen und/oder zugehörige Betätigungsmechanismen erforderlich sind.With this construction, it is possible to carry out the supply and discharge of the combustion mixture or the exhaust gases in a simple manner without the need for complicated valve arrangements and / or associated actuating mechanisms.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Zylinder in drei Räume unterteilt, von denen die beiden außen liegenden Arbeitsräume bilden, während der mittlere Raum einen Laderraum bildet. Diese Konstruktion stellt insofern eine Verdoppelung des mit einem stationären Zylinder arbeitenden Verbrennungsmotors nach den Grundsätzen dar, wie sie in der DE-Al-43 37 670 des gleichen Anmelders vom gleichen Anmeldetag beschrieben sind. Die Beschreibung dieser weiteren Patentanmel- dung wird durch diese Bezugnahme hiermit in vollem Umfang aufge¬ nommen. Da der Laderkolben einen größeren Durchmesser aufweist, kann er über eine außermittig angeordnete weitere Kolbenstange, die sich mit ihren Enden aus dem Zylinder heraus erstreckt, mit dem Kurbelgetriebe verbunden sein.According to a preferred embodiment of the invention, the cylinder is divided into three rooms, of which the two outer work spaces form, while the middle space forms a load space. In this respect, this construction represents a doubling of the internal combustion engine working with a stationary cylinder according to the principles as described in DE-Al-43 37 670 by the same applicant from the same filing date. The description of these further patent applications This reference is hereby incorporated in full. Since the supercharger piston has a larger diameter, it can be connected to the crank mechanism via an eccentrically arranged additional piston rod which extends with its ends out of the cylinder.
Gemäß einer weiteren vereinfachten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Zylinder einen einzigen Arbeitsraum, in dem ein an seinen beiden Enden verschlossener Kolben angeordnet ist, der den Arbeitsraum in einem Verbrennungsraum und einen Ansaug- und Vorverdichtungsraum unterteilt.According to a further simplified embodiment of the invention, the cylinder forms a single work space in which a piston which is closed at both ends is arranged and which divides the work space into a combustion space and an intake and pre-compression space.
Hierdurch ergibt sich ein sehr einfach aufgebauter Verbrennungsmotor, der aufgrund des Fehlens unausgeglichener Massenkräfte mit hoher Drehzahl umlaufen kann und eine verglichen mit seinem Raumbedarf hohe Arbeitsabgabe aufweist.This results in a very simple internal combustion engine that can run at high speed due to the lack of unbalanced mass forces and has a high workload compared to its space requirement.
Der Zylinder kann in diesem Fall, jedoch auch im Fall der Verwendung von zwei Arbeitskolben und einem Laderkolben, einen sich durch seine Mantelwand erstreckenden Schlitz aufweisen, der in jeder Position des Kolbens oder eines der Kolben durch diesen abgedeckt ist, und durch diesen Schlitz erstreckt sich ein Kolbenbolzen, der mit einer außerhalb des Zylinders angeordneten Kolbenstange verbunden ist, deren Enden mit dem Kurbelgetriebe in Verbindung stehen.In this case, but also in the case of the use of two working pistons and a supercharging piston, the cylinder can have a slot which extends through its jacket wall and is covered by this in any position of the piston or one of the pistons, and extends through this slot a piston pin which is connected to a piston rod arranged outside the cylinder, the ends of which are connected to the crank mechanism.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden um folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der Kolbenmaschine in Form eines Verbrennungsmotors,1 is a schematic sectional view through a first embodiment of the piston engine in the form of an internal combustion engine,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1, Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Gleitverbindung zwischen der Kolbenstange und der Schwungscheibe des Kurbelgetriebes,2 shows a section along the line II-II of FIG. 1, 3 shows a first exemplary embodiment of the sliding connection between the piston rod and the flywheel of the crank mechanism,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Gleitverbindung zwischen der Kolbenstange und der Schwungscheibe des Kurbelgetriebes,4 shows a further embodiment of a sliding connection between the piston rod and the flywheel of the crank mechanism,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Kolbenmaschine in Form eines Verbrennungsmotors mit einem einzigen Zylinder.Fig. 5 shows a second embodiment of the piston engine in the form of an internal combustion engine with a single cylinder.
In den Figuren 1 und 5 sind eine erste bzw. zweite Ausführungsform der Kolbenmaschine mit umlaufendem Zylinder dargestellt, wobei die Ausführungsform nach Fig. 5 eine vereinfachte Ausführungsform hinsichtlich der Kolben-1 and 5 show a first and a second embodiment of the piston machine with a rotating cylinder, the embodiment according to FIG. 5 being a simplified embodiment with regard to the piston
Zylinderanordnung darstellt und eine weitere Ausführungsform des Abtriebs von dem Kolben zum Kurbeltrieb zeigt, die auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 Anwendung finden kann.Represents cylinder arrangement and shows another embodiment of the output from the piston to the crank mechanism, which can also be used in the embodiment of FIG. 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der insgesamt mit 2 bezeichnete Zylinder in einen ersten und zweiten Arbeitsraum 21 bzw. 22 und einen dazwischen angeordneten Laderraum 23 unterteilt, in denen ein erster bzw. zweiter Arbeitskolben 31 bzw. 32 und ein Laderkolben 33 verschiebbar angeordnet sind, die miteinander über eine gemeinsame Kolbenstange 34 verbunden sind. Der Laderraum 23 und damit der Laderkolben sind exzentrisch zu den Arbeitsräumen 21, 22 bzw. den Arbeitskolben 31, 32 angeordnet und weist größere Abmessungen derart auf, daß sich eine weitere Kolbenstange 41, die mit dem Laderkolben 33 verbunden ist, außerhalb des Zylinders 2 im Bereich der Arbeitsräume 21, 22 erstrecken kann. Die Kolbenstange 34 ist ebenso wie die Kolbenstange 41 in die einzelnen Räume des Zylinders voneinander trennenden Wänden 24, 25 unter Abdichtung gleitend geführt, wobei die sich außerhalb des Laderraumes 23 erstreckenden Enden der weiteren Kolbenstange 41 in einer die Abdichtung verbessernden Hülse geführt sein können, wie dies anhand der Ausführungsform nach Fig. 5 zu erkennen ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Enden der weiteren Kolbenstange 41 über sich in Axialrichtung des Motors erstreckende Bügel 46 mit einer Zwangsführung des Kurbelgetriebes 4 verbunden, die bei der in den Fig. 1 und 3 5 dargestellten Ausführungsform aus einer Schwalbenschwanznut 45 in einem Abtriebselement 42 und einem Schwalbenschwanzkeil 44 besteht, der an den Enden der Bügel 46 befestigt ist. Auf diese Weise kann sich die weitere Kolbenstange 41 relativ zu dem Abtriebselement 42 bei einer Drehung der Zylinderanordnung zuIn the embodiment according to FIG. 1, the cylinder designated overall by 2 is subdivided into first and second working spaces 21 and 22 and a loading space 23 arranged between them, in which first and second working pistons 31 and 32 and a loading piston 33 are arranged displaceably are connected to each other via a common piston rod 34. The loader space 23 and thus the loader piston are arranged eccentrically to the work spaces 21, 22 and the work pistons 31, 32 and have larger dimensions such that a further piston rod 41, which is connected to the loader piston 33, is located outside the cylinder 2 in Area of the work spaces 21, 22 can extend. The piston rod 34, like the piston rod 41, is slidably guided into the individual spaces of the cylinder, walls 24, 25 which separate from one another, with sealing, the ends of the further piston rod 41 extending outside the loading space 23 being able to be guided in a sleeve which improves the sealing, such as this can be seen from the embodiment according to FIG. 5. In the embodiment shown in FIG. 1, the ends of the further piston rod 41 are connected via a bracket 46 extending in the axial direction of the engine to a positive guidance of the crank mechanism 4, which in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 5 consists of a dovetail groove 45 in an output element 42 and a dovetail wedge 44, which is attached to the ends of the bracket 46. In this way, the further piston rod 41 can close relative to the output element 42 when the cylinder arrangement rotates
10 beiden Seiten einer Ebene E (Fig. 3) verschieben, die durch die Achse B des Kurbelgetriebes verläuft und sich senkrecht zu diesen Zwangsführungen 44, 45 erstreckt. Auf diese Weise wird eine absolute Parallelführung der weiteren Kolbenstange 41 parallel zu dieser Ebene und zusammen mit dem Abtriebselement10 shift both sides of a plane E (Fig. 3), which runs through the axis B of the crank mechanism and extends perpendicular to these positive guides 44, 45. In this way, an absolute parallel guidance of the further piston rod 41 becomes parallel to this plane and together with the output element
15 42 des Kurbelgetriebes erreicht.15 42 of the crank mechanism reached.
Dieses Abtriebselement 42 kann durch eine Schwungscheibe gebildet sein, und es ist um die Achse B mit Hilfe einer Abtriebswelle 43 in einem stationären Gehäuse 1 gelagert, 20 das in Fig. 1 lediglich in Form eines Ständers dargestellt ist, jedoch ein vollständig geschlossenes Gehäuse bilden kann.This output element 42 can be formed by a flywheel and is mounted about the axis B with the aid of an output shaft 43 in a stationary housing 1, 20 which is only shown in the form of a stator in FIG. 1, but can form a completely closed housing .
Die insgesamt mit 2 bezeichnete Zylinderanordnung ist ihrerseits um eine Achse A mit Hilfe einer Welle 21 drehbar, die 5 zumindestens teilweise im Bereich einer Ventilanordnung 5 als Hohlwelle 51 ausgebildet ist, die in einem Mantelrohr 52 drehbar ist, das stationär mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. In der Hohlwelle 51 verlaufen Verbrennungsgemisch- und Abgaskanäle, die in Abhängigkeit von der Drehstellung der Zylinderanordnung 0 2 mit entsprechendem Stutzen 57, 58, 59 des Mantelrohres 52 verbindbar sind, wie dies insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist. Die Ansaugstutzen 57 können mit entsprechenden Gemischaufbereitungseinrichtungen verbunden sein, während die Stutzen 58, 59 mit einem Auspuffkanal verbunden sind. 5The cylinder arrangement, designated as a whole by 2, is in turn rotatable about an axis A with the aid of a shaft 21, which 5 is at least partially formed in the area of a valve arrangement 5 as a hollow shaft 51, which is rotatable in a casing tube 52, which is connected to the housing 1 in a stationary manner . Combustion mixture and exhaust gas passages run in the hollow shaft 51 and, depending on the rotational position of the cylinder arrangement 0 2, can be connected to the corresponding connecting piece 57, 58, 59 of the casing tube 52, as can be seen in particular from FIG. 2. The intake ports 57 can be connected to corresponding mixture preparation devices, while the ports 58, 59 are connected to an exhaust duct. 5
Zwischen den einzelnen, mit den Stutzen 57, 58, 59 ausrichtbaren Öffnungen in der Umfangsflache des Hohlzylinders 51 sind vorzugsweise Dichtringe 60 nach Art von Kolbenringen zur Längsachse des Hohlzylinders 51 schrägliegend angeordnet, obwohl bei entsprechend enger Passung von Hohlrohr 51 und Mantelrohr 52 nach Art eines Gleitlagers diese Dichtungsringe gegebenenfalls entfallen können und das Mantelrohr 52 unmittelbar zur Lagerung der Zylinderanordnung 2 über das Hohlrohr 51 dienen kann.Between the individual openings in the peripheral surface of the hollow cylinder 51, which can be aligned with the connecting pieces 57, 58, 59, there are preferably sealing rings 60 in the manner of piston rings The longitudinal axis of the hollow cylinder 51 is arranged obliquely, although with a correspondingly close fit of the hollow tube 51 and the jacket tube 52 in the manner of a slide bearing, these sealing rings can possibly be omitted and the jacket tube 52 can serve directly for mounting the cylinder arrangement 2 via the hollow tube 51.
Durch die Schräglage der Dichtringe 60 gleiten diese überschneidend über die gesamte Innenfläche des feststehenden Mantelrohres 52 und trennen die Öffnungen in der Umfangsflache des hohlzylinders 51 gut abgedichtet voneinander.Due to the inclined position of the sealing rings 60, they slide overlap over the entire inner surface of the fixed casing tube 52 and separate the openings in the circumferential surface of the hollow cylinder 51 in a well-sealed manner.
Die Einlaßstutzen 57 sind in den entsprechenden Drehstellungen der Zylinderanordnung mit einer Einlaßleitung 53 verbunden, die gemäß Fig. 1 mit einem Einlaßschlitz 26 im Bereich desIn the corresponding rotational positions of the cylinder arrangement, the inlet connections 57 are connected to an inlet line 53 which, according to FIG. 1, has an inlet slot 26 in the region of the
Laderraumes 23 in Verbindung steht. Dieser Einlaßschlitz 26 wird lediglich in den jeweiligen Endlagen des Laderkolbens 33 zum Laderraum 23 hin freigegeben, so daß beispielsweise bei der ausgehend von Fig. 1 nach unten gerichteten Bewegung des Laderkolbens oberhalb dieses Laderkolbens ein Unterdruck erzeugt wird, der bei Freigeben des Einlaßschlitzes 26 zu einem schlagartigen Einströmen des Verbrennungsgemisches in diesen Teil des Laderraumes 23 führt. Bei der nachfolgend nach oben gerichteten Bewegung des Laderkolbens 33 wird das oberhalb dieses Laderkolbens befindliche Verbrennungsgemisch komprimiert und strömt nach Freigabe des Überströmkanals des Arbeitsraumes 22 durch dessen Arbeitskolben 32 in diesen Arbeitsraum 22 ein.Load space 23 is connected. This inlet slot 26 is only released in the respective end positions of the loader piston 33 towards the loader chamber 23, so that, for example in the downward movement of the loader piston starting from FIG. 1, a negative pressure is generated above this loader piston which, when the inlet slot 26 is released, becomes one abrupt inflow of the combustion mixture into this part of the cargo space 23 leads. During the subsequent upward movement of the supercharger piston 33, the combustion mixture located above this supercharger piston is compressed and flows into the working chamber 22 through its working piston 32 after the overflow channel of the working chamber 22 has been released.
Bei dieser nach oben gerichteten Bewegung der Kolben 31, 32, 33 werden weiterhin zu einem bestimmten ZeitpunktDuring this upward movement of the pistons 31, 32, 33 continue to be at a certain time
Lufteinlaßöffnungen L in der Zylinderanordnung durch die jeweiligen Kolben 31, 32 freigegeben, so daß Luft in den benachbart zu dem Laderraum 23 befindlichen Abschnitt des Arbeitsraumes 21, 22 einströmen kann, die nachfolgend bei einer Bewegung der Kolben 31, 32 in Richtung auf den Laderraum nach Verschließen dieser Öffnungen L komprimiert wird und bei Erreichen der jeweils unteren (dem Laderraum 23 benachbarten) Position der Arbeitskolben über Überströmkanäle 29 in den Verbrennungsraum überströmen kann. Gleichzeitig mit der Freigabe dieses Überströmkanales 29 wird auch der Abgas-Auslaßschlitz freigegeben, der zu dem jeweiligen Abgasrohr 54 bzw. 55 führt, so daß zunächst eine Spülung des Verbrennungsraumes mit der vorher unterhalb des jeweiligen Arbeitskolben verdichteten Luft und dann erst das Überströmen des in dem Laderraum vorverdichteten Verbrennungsgemisches in diesen Verbrennungsraum erfolgt. Dies ist in der DE-Al-43 37 670 des gleichen Anmelders vom gleichen Anmeldetag ausführlicher beschrieben, auf die ausdrücklich verwiesen wird.Air inlet openings L in the cylinder arrangement are opened by the respective pistons 31, 32, so that air can flow into the section of the working space 21, 22 located adjacent to the loading space 23, which subsequently follows when the pistons 31, 32 move in the direction of the loading space Sealing of these openings L is compressed and when the respective lower (adjacent to the loading space 23) position of the working pistons is reached via overflow channels 29 in FIG Combustion chamber can flow over. Simultaneously with the release of this overflow channel 29, the exhaust gas outlet slot is also released, which leads to the respective exhaust pipe 54 or 55, so that first a flushing of the combustion chamber with the air previously compressed below the respective working piston and only then the overflow in the Load chamber pre-compressed combustion mixture takes place in this combustion chamber. This is described in more detail in DE-Al-43 37 670 by the same applicant from the same filing date, to which express reference is made.
Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, verlaufen die Abgasrohre 54, 55 zunächst etwa in Längsrichtung der Zylinderanordnung 2 zur Hohlwelle 51 und dann axial zu dieser Hohlwelle, worauf sie einen entsprechend radial gerichteten Abschnitt aufweisen, der zu Öffnungen in der Umfangsflache des Hohlzylinders führt, die mit den Stutzen 57, 58, 59 ausrichtbar sind.As can be seen from FIG. 2, the exhaust pipes 54, 55 initially run approximately in the longitudinal direction of the cylinder arrangement 2 to the hollow shaft 51 and then axially to this hollow shaft, whereupon they have a correspondingly radially directed section which leads to openings in the peripheral surface of the hollow cylinder that can be aligned with the sockets 57, 58, 59.
Bei dem beschriebenen Verbrennungsmotor werden die Einlaß- und Auslaßöffnungen in der Zylinderwand durch den Kolben verschlossen und geöffnet. Von diesen Öffnungen führen Kanäle in das Drehschieberventil und werden dort nochmals verschlossen und geöffnet.In the described internal combustion engine, the inlet and outlet openings in the cylinder wall are closed and opened by the piston. Channels lead from these openings into the rotary slide valve and are closed and opened again there.
Durch diese Doppelfunktion ist eine optimale Abdichtung im Ansaug- und Ausstoß-Bereich gegeben.This double function ensures an optimal seal in the intake and exhaust area.
Bei normalen Zweitaktmotoren werden durch den Kolben vor dem unteren Totpunkt die Abgas- und Einlaß-Öffnungen frei gegeben. Das Abgas verläßt den Brennraum, während gleichzeitig das frische Gemisch einströmt. Somit wird ein Teil des unverbrannten Gemisches mit ausgestoßen, was zu schlechten Abgaswerten führt.In normal two-stroke engines, the exhaust and intake openings are released by the piston before bottom dead center. The exhaust gas leaves the combustion chamber while the fresh mixture flows in. This means that part of the unburned mixture is also expelled, which leads to poor exhaust gas values.
Durch die beschriebene Ausführungsform wird der bisherige Nachteil behoben, indem zum Beispiel die Ausstoßöffnung für die Abgase im Drehschieberventil so gelegt sind, daß diese bereits schließt, wenn der Kolben seinen Tiefststand erreicht hat und die Öffnung für das frische Gemisch freigegeben ist. Die in der Abgasleitung zwischen Zylinder und Drehschieberventil verbleibende Abgassäule verhütet, daß das frische Gemisch in die Abgasleitung eindringen kann. Zusätzlich erfolgt die Frischluft- Spülung, die in den Brennraum zwischen Abgasen und frischem Gemisch gepreßt wird und somit als 'Trennwand' wirkt.The previously described disadvantage is eliminated by the described embodiment, for example, in that the discharge opening for the exhaust gases in the rotary slide valve is placed in such a way that it closes when the piston has reached its lowest point and the opening for the fresh mixture is released. The in the Exhaust pipe between cylinder and rotary valve prevents the remaining column of exhaust gas that the fresh mixture can penetrate into the exhaust pipe. In addition, there is fresh air purging, which is pressed into the combustion chamber between the exhaust gases and the fresh mixture and thus acts as a 'partition'.
Genauso öffnet sich die Abgasöffnung im Drehschieberventil früher, als die Öffnung im Arbeitszylinder. Die verbleibende Abgassäule in der Abgasleitung kann entweichen bevor das neue Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen wird. Somit ist eine präzise 'Steuerung' des Strömungsablaufes möglich, was zu guten Abgaswerten führt, was bisher bei normalen Zweitaktmotoren nicht möglich war.In the same way, the exhaust opening in the rotary slide valve opens earlier than the opening in the working cylinder. The remaining exhaust gas column in the exhaust pipe can escape before the new exhaust gas is expelled from the cylinder. This enables precise 'control' of the flow, which leads to good exhaust gas values, which was previously not possible with normal two-stroke engines.
Wie bereits erwähnt, ist als Beispiel für die Zwangsführung in den Fig. 1 und 3 eine Schwalbenschwanzführung dargestellt. Für die Ausgestaltung dieser Zwangsführung ist eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar, wobei eine weitere Ausführungsform in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform besteht die Zwangsführung aus Führungstangen 45A, auf denen mit den Enden des Bügels 46 verbundene Gleitbüchsen 44A gleiten. Eine Beschränkung auf diese speziellen Ausführungsformen der Zwangsführungen ist nicht beabsichtigt.As already mentioned, a dovetail guide is shown as an example of the forced guidance in FIGS. 1 and 3. A large number of possibilities are conceivable for the configuration of this forced guidance, a further embodiment being shown in FIG. 4. In this embodiment, the positive guide consists of guide rods 45A, on which sliding bushes 44A connected to the ends of the bracket 46 slide. It is not intended to be limited to these special embodiments of the positive guides.
Das wesentliche dieser Zwangsführung und damit der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß diese Zwangsführung zwar eine Relatiwerschiebung zwischen dem Abtriebselement 42, beispielsweise einer Schwungscheibe, und der Kolbenstange 41 ermöglicht, die jedoch lediglich eine Parallelverschiebung zwischen dieser Kolbenstange und dem Abtriebselement parallel zu der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ebene E sein kann.The essence of this positive guidance and thus the basic idea of the present invention is that, although this positive guidance enables a relative displacement between the output element 42, for example a flywheel, and the piston rod 41, it only allows a parallel displacement between this piston rod and the output element parallel to that in FIG 3 and 4 plane E may be.
Auf diese Weise werden Kippkräfte zwischen Zylinder und Kolben aufgefangen und die Lagerung des Zylinders entlastet. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Kolbenmaschine in Form eines Verbrennungsmotors dargestellt, bei dem die Zylinderanordnung einen einzigen Zylinder 120 bildet, in dem ein an seinen Enden verschlossener Kolben 1430 angeordnet ist. Der Zylinder 120 weist in dem auf das Kurbelgetriebe 4 gerichteten Bereich seiner Mantelwand einen Schlitz 123 auf, in dem ein Kolbenbolzen 134 verschiebbar geführt ist, der im wesentlichen mittig mit dem Kolben 130 verbunden ist. Der Kolbenbolzen 134 ist in einem Hülsenansatz 121 der Zylinderanordnung 121 geführt, um die Abdichtung zu verbessern, obwohl der Kolben 130 eine derartige Abmessung aufweist, daß er unabhängig von seinen Arbeitsstellungen den Schlitz 123 immer verschließt.In this way, tilting forces between the cylinder and piston are absorbed and the bearing on the cylinder is relieved. 5 shows a further embodiment of the piston machine in the form of an internal combustion engine, in which the cylinder arrangement forms a single cylinder 120, in which a piston 1430, which is closed at its ends, is arranged. The cylinder 120 has a slot 123 in the region of its jacket wall facing the crank mechanism 4, in which a piston pin 134 is slidably guided and is connected essentially centrally to the piston 130. The piston pin 134 is guided in a sleeve extension 121 of the cylinder arrangement 121 in order to improve the seal, although the piston 130 has such a dimension that it always closes the slot 123 regardless of its working positions.
Die Enden der weiteren Kolbenstange 141 sind über eine Zwangsführung der in Fig. 4 gezeigten Art mit einem Abtriebselement 142 in Form einer Schwungscheibe 142 verbunden, die über eine Welle 143 um die Achse B drehbar ist.The ends of the further piston rod 141 are connected via a positive guide of the type shown in FIG. 4 to an output element 142 in the form of a flywheel 142 which can be rotated about the axis B via a shaft 143.
Die Zylinderanordnung ist durch den Kolben 130 in einen mit einem Stern bezeichneten Verbrennungsraum und einen entgegengestzt angeordneten Vorverdichtungs- und Ansaugraum unterteilt, wobei diese Räume über einen Überströmkanal 129 miteinander verbunden sind, der zum unteren Totpunkt desThe piston arrangement is divided by the piston 130 into a combustion chamber denoted by an asterisk and an oppositely arranged pre-compression and intake chamber, these spaces being connected to one another via an overflow channel 129 which leads to the bottom dead center of the
Kolbens 130 durch diesen freigegeben wird. Gleichzeitig wird zu diesem Zeitpunkt ein Abgas-Auslaßkanal 126 durch den Kolben freigegeben, so daß das verbrannte Verbrennungsgemisch in die Ventilanordnung 5 strömen kann, die ähnlich der in den Fig. 1 und 2 ausgebildet ist.Piston 130 is released by this. At the same time, an exhaust gas outlet channel 126 is released by the piston at this time, so that the burned combustion mixture can flow into the valve arrangement 5, which is similar to that in FIGS. 1 and 2.
Von dieser Ventilanordnung 5 geht weiterhin ein Ansaugkanal 153 aus, der in einen Einlaßschlitz in den Vorverdichtungsraum mündet.From this valve arrangement 5 continues an intake duct 153 which opens into an inlet slot in the precompression chamber.
Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung der Verbindung zwischen dem Kolben und Kurbeltrieb kann auch bei entsprechender Anpassung bei der Ausführungsform nach Fig. 1 Verwendung finden. Insbesondere die Ausführungsform nach Fig. 5 ergibt eine sehr einfache raumsparende Konsturktion, die im Hinblick auf die hohen, aufgrund der fehlenden unasgeglichenen Massenkräfte möglichen Drehzahlen eine sehr hohe Leistungsabgäbe haben kann.The arrangement of the connection between the piston and crank mechanism shown in FIG. 5 can also be used in the embodiment according to FIG. 1 with a corresponding adaptation. In particular, the embodiment according to FIG. 5 results in a very simple, space-saving design which, in view of the high speeds that are possible due to the lack of unbalanced mass forces, can have a very high power output.
Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann eine Frischluft- Spülung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann der Hülsenansatz 121 so ausgebildet sein, daß die Kolbenstange 141 ein in einem Zylinderabschnitt des Hülsenansatzes 121 gleitendes Ende aufweist, so daß eine Art von Luftpumpe gebildet wird, die angesaugte Außenluft über einen in dem Zylinder 120 ausgebildeten Einlaßschlitz einpreßt, der so angeordnet ist, daß er bei am unteren Totpunkt befindlichem Kolben freigegeben wird. A fresh air purge can also be provided in the embodiment according to FIG. 5. For this purpose, the sleeve extension 121 can be designed such that the piston rod 141 has an end sliding in a cylinder section of the sleeve extension 121, so that a type of air pump is formed which injects the outside air drawn in via an inlet slot formed in the cylinder 120, which is so is arranged that it is released when the piston is at bottom dead center.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kolbenmaschine mit zumindestens einem um eine erste Welle umlaufenden Zylinder und einem in diesem geradlinig hin- und herbeweglichen Kolben, der mit einem Kurbelgetriebe verbunden ist, das ein um eine zweite Welle umlaufendes Betriebselement aufweist, wobei die ersten und zweiten Wellen parallel zueinander verlaufende, jedoch gegeneinander versetzte Achsen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3;130) mit einer sich aus dem Zylinder (4;120) heraus in Bewegungsrichtung des Kolbens (3;130) erstreckenden Kolbenstange (41;141) verbunden ist, die über eine Zwangsführung (44, 45;;144,145) mit einem um die Abtriebswelle (43;143) des Kurbelgetriebes (4) umlaufenden Element (42;142) verbunden ist, und daß die Zwangsführung (44,45,'144,145) lediglich eine Relativverschiebung zwischen dem Element (42;142) und der Kolbenstange (41;143) in Richtungen quer zu deren Längsachse und damit eine Parallelverschiebung zu einem durch die Achse (B) der Abtriebswelle (43,143) des Kurbelgetriebes (4) verlaufende und die Verschiebungsrichtung der Zwangsführungen unter einem rechten Winkel schneidende Ebene (E) ermöglicht.1. Piston machine with at least one cylinder rotating around a first shaft and a piston which can reciprocate in a straight line and is connected to a crank mechanism that has an operating element rotating around a second shaft, the first and second shafts running parallel to one another, however, have axially offset axes, characterized in that the piston (3; 130) is connected to a piston rod (41; 141) which extends out of the cylinder (4; 120) in the direction of movement of the piston (3; 130) and which is connected via a positive guide (44, 45 ;; 144, 145) is connected to an element (42; 142) rotating around the output shaft (43; 143) of the crank mechanism (4), and that the positive guide (44, 45, '144, 145) is only a relative displacement between the element (42; 142) and the piston rod (41; 143) in directions transverse to their longitudinal axis and thus a parallel displacement to one through the axis (B) of the output shaft (43, 143) of the crank Operating (4) extending and the direction of displacement of the positive guides intersecting at a right angle plane (E).
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (21), um die der Zylinder (2) umläuft, zumindestens teilweise als mit dem Zylinder verbundene Hohlwelle (51) ausgebildet ist, in der die Einlaß- und Auslaßleitung des Zylinders läuft und die zusammen mit einem stationären Mantelrohr (52) eine Drehschieber- Ventilanordnung bildet.2. Piston machine according to claim 1, characterized in that the shaft (21), around which the cylinder (2) rotates, is at least partially designed as a hollow shaft (51) connected to the cylinder, in which the inlet and outlet line of the cylinder runs and which, together with a stationary casing tube (52), forms a rotary slide valve arrangement.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (52) an vorgegebenen Stellen seines Umfanges mit Ansaug- und Auslaßstutzen (57,58, 59) versehen ist, die die Wand des Mantelrohres durchquerende Öffnungen aufweisen, daß die Einlaß- und Auslaßleitungen (53,54,55) des Zylinders in der Hohlwelle (51) teilweise in deren Axialrichtung verlaufen und dann einen radial gerichteten Abschnitt aufweisen, der zu Öffnungen in der Umfangsflache der Hohlwelle (51) führt, und daß die Öffnungen in der Umfangsflache der Hohlwelle (51) in vorgegebenen Winkelstellungen gegenüber dem Mantelrohr (52) mit den in diesem ausgebildeten Öffnungen ausrichtbar sind.3. Piston machine according to claim 2, characterized in that the jacket tube (52) is provided at predetermined points on its circumference with intake and outlet ports (57, 58, 59) which have openings through the wall of the jacket tube that the inlet and Exhaust pipes (53,54,55) of the cylinder in the hollow shaft (51) extend partially in the axial direction thereof and then have a radially directed section which leads to openings in the peripheral surface of the hollow shaft (51) and that the openings in the peripheral surface of the hollow shaft (51) can be aligned in the predetermined angular positions with respect to the casing tube (52) with the openings formed therein.
4. Kolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangsflache der Hohlwelle (51) unter einem Winkel zu deren Längsachse schräg verlaufende Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen ausgebildet sind, die in dieser Umfangsflache mündende Öffnungen der Einlaß- und Auslaßleitungen abgedichtet voneinander trennen.4. Piston machine according to claim 2 or 3, characterized in that in the peripheral surface of the hollow shaft (51) at an angle to the longitudinal axis of the oblique grooves for receiving sealing rings are formed, the openings in this peripheral surface opening the inlet and outlet lines sealed from each other separate.
5. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung (44, 45) zwischen der Kolbenstange (41) und dem um die Welle (43) des Kurbeltriebs umlaufenden Element (42) durch eine Schwalbenschwanzführung gebildet ist.5. Piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the positive guide (44, 45) between the piston rod (41) and around the shaft (43) of the crank mechanism element (42) is formed by a dovetail guide.
6. Kolbenmaschine nach eine der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung (44, 45) zwischen der Kolbenstange (41) und dem um die Welle (43) des Kurbeltriebs umlaufenden Element (42) durch Führungsstangen gebildet ist, auf denen Gleitbüchsen gleiten.6. Piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the positive guidance (44, 45) between the piston rod (41) and the element (42) rotating around the shaft (43) of the crank mechanism is formed by guide rods on which Slide bushings.
7. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (22) und einen zwischen diesen angeordneten Laderraum (23) bildet, die durch Trennwände (24, 25) voneinander getrennt sind, in denen eine erste Kolbenstange (34) unter Abdichtung gleitend geführt ist, die einen ersten, in dem ersten Arbeitsraum (21) verschiebbaren Kolben (31), einen zweiten, in dem zweiten Arbeitsraum (22) verschiebbaren Kolben (32) und einen zwischen diesen angeordneten Laderkolben (33) miteinander verbindet, der mit einer weiteren Kolbenstange (41) verbunden ist, deren Enden sich aus dem Zylinder (2) heraus erstrecken und die mit dem Kurbelgetriebe (4) verbunden ist.7. Piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder (2) forms a first and a second working space (22) and a loading space (23) arranged between them, which are separated from one another by partition walls (24, 25), in which a first piston rod (34) is slidably guided under sealing, the first piston (31) displaceable in the first working space (21), a second piston (32) displaceable in the second working space (22) and a piston between them arranged supercharger piston (33) connects to each other, which is connected to a further piston rod (41), the ends of which come out of the cylinder (2) extend and which is connected to the crank mechanism (4).
8. Kolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßkanal (26) des Laderraumes (23 ) über eine in der Hohlwelle (51) angeordnete Einlaßleitung (53) mit dem Drehventil (5) verbunden ist, und daß von den axial außenliegenden Enden des Laderraumes (3) Überströmkanäle (27,28) zu den jeweils entgegengesetzt angeordneten Arbeitsräumen (21, 22) verlaufen, wobei die Überströmkanäle (27,28) durch die in den jeweiligen Arbeitsräumen (21, 22) angeordneten Kolben (31, 32) verschlossen werden, bis diese Kolben ihren unteren Totpunkt zumindestens im wesentlichen erreicht haben.8. Piston engine according to claim 7, characterized in that an inlet channel (26) of the load space (23) via an in the hollow shaft (51) arranged inlet line (53) with the rotary valve (5) is connected, and that of the axially outer ends of the cargo space (3) overflow channels (27, 28) run to the oppositely arranged work spaces (21, 22), the overflow channels (27, 28) through the pistons (31, 32) arranged in the respective work spaces (21, 22) be closed until these pistons have at least substantially reached their bottom dead center.
9. Kolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume (21, 22) durch den jeweils darin angeordneten Kolben (31, 32) in einen Verbrennungsraum und einen benachbart zum Laderraum (23) angeordneten Verdichtungsraum unterteilt sind, daß ein Überstromkanal (29) zwischen dem Verdichtungsraum und dem Verbrennungsraum vorgesehen ist, der im wesentlichen gleichzeitig mit der Freigabe der Auspuffkanäle durch den jeweiligen Arbeitskolben (31,32) freigegeben wird, und daß der Verdichtungsraum eine sich durch die Zylinderwand nach außen erstreckende Lufteinlaßöffnung aufweist, die bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung auf seinen unteren Totpunkt verschlossen wird.9. Piston machine according to claim 7 or 8, characterized in that the working spaces (21, 22) are divided by the piston (31, 32) respectively arranged therein into a combustion chamber and a compression chamber arranged adjacent to the loading space (23), that an overflow channel (29) is provided between the compression chamber and the combustion chamber, which is released substantially simultaneously with the release of the exhaust ducts by the respective working piston (31, 32), and that the compression chamber has an air inlet opening which extends outwards through the cylinder wall and which at a movement of the piston towards its bottom dead center is closed.
10. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßstellungen der Drehschieber-Ventilanordnung in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung zu der durch die Kolben gesteuerten Öffnung der Ein- und Auslaßkanäle des Zylinders stehen.10. Piston machine according to one of claims 7 to 9, characterized in that the inlet and outlet positions of the rotary valve assembly are in a predetermined time relationship with the piston-controlled opening of the inlet and outlet channels of the cylinder.
11. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (120) einen dem11. Piston machine according to one of claims 1-6, characterized in that the cylinder (120) one of the
Kurbelgetriebe zugewandten Schlitz (123) aufweist, der durch die Außenwand eines in dem Zylinder gleitenden Kolbens (130) unabhängig von dessen Position immer abgedeckt ist, und daß der Kolben (120) über einen Kolbenbolzen (134), der sich senkrecht zur Achsrichtung des Kolbens (130) durch den Schlitz (123) erstreckt, mit dem Kurbelgetriebe (4) verbunden ist.Crank gear facing slot (123) which is always covered by the outer wall of a piston sliding in the cylinder (130) regardless of its position, and that Piston (120) is connected to the crank mechanism (4) via a piston pin (134) which extends through the slot (123) perpendicular to the axial direction of the piston (130).
12. Kolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen mit einer sich in Bewegungsrichtung des Kolbens (130) erstreckenden Kolbenstange (141) verbunden ist, die unter Abdichtung in einer Hülse (121) geführt ist und deren Enden über die Zwangsführungen (144, 145) mit dem um die Welle (143) des Kurbelgetriebes umlaufenden Element (142) verbunden sind.12. Piston machine according to claim 11, characterized in that the piston pin is connected to a piston rod (141) extending in the direction of movement of the piston (130), which is guided under sealing in a sleeve (121) and the ends of which are via the positive guides (144 , 145) are connected to the element (142) rotating around the shaft (143) of the crank mechanism.
13. Kolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (120) einen einzigen Kolben (130) enthält, der an seinen Enden verschlossen ist und den Zylinder (120) in einen Verbrennungsraum und einen Verdichtungsraum unterteilt, und daß der Verdichtungsraum über einen Überströmkanal (129) mit dem Verbrennungsraum zum bezogen auf den Verbrennungsraum unteren Totpunkt des Kolbens verbunden ist.13. Piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder (120) contains a single piston (130) which is closed at its ends and divides the cylinder (120) into a combustion space and a compression space, and in that the compression space is connected via an overflow channel (129) to the combustion chamber at the bottom dead center of the piston in relation to the combustion chamber.
14. Kolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Zwangsführung mit dem umlaufenden Element verbundene Kolbenstange zumindestens teilweise einen Kolben einer Kolben-Zylinderanordnung bildet, mit deren Hilfe Spülluft in den Arbeitszylinder drückbar ist. 14. Piston machine according to claim 13, characterized in that the piston rod connected via the positive guide to the rotating element at least partially forms a piston of a piston-cylinder arrangement, with the aid of which purge air can be pressed into the working cylinder.
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