DE19611619A1

DE19611619A1 - Crank drive for stroke piston engine

Info

Publication number: DE19611619A1
Application number: DE1996111619
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Wingensiefen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-02

Abstract

The crank drive includes wheel crank gearing comprising a fixed internally cogged wheel (3) with a diameter the length of the piston stroke, and an externally cogged rotating wheel (4) rolling in same with a diameter the length of half the piston stroke. A crank pin (6) of the crank shaft (7) is set in the middle of the rotating wheel and the piston rod (10) is mounted on a bearing pin (9) at the side on the rolling circuit of this wheel so that a straight guide is provided for the piston rod. A compensating mass (21) is provided on the crank shaft opposite the crank pin and a further compensating mass (22) is provided on the rotating wheel opposite the bearing pin.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Kurbeltrieb eines Einzylinderhubkolbenmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the crank mechanism of a single-cylinder reciprocating piston engine according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Hubkolbenmotoren wird die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens über Pleuelstange und Kurbelwelle, die ein Schubkurbelgetriebe bilden, in eine Drehbewegung übertragen. Durch diese Getriebeanordnung entstehen Massenkräfte 1. und 2. Ordnung. Bei Motoren mit kleinen Zylinderzahlen, insbesondere bei Einzylindermotoren ist für einen vollständigen Massenausgleich ein erheblicher Getriebe- und Ausgleichsmassenaufwand erforderlich. Durch die außerhalb der Totlagen schrägstehende Pleuelstange entstehen Kräfte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens, die Reibungskräfte und damit Verschleiß vor allem an Kolben und Zylinder hervorrufen.In known reciprocating engines, the reciprocating movement of the Piston over connecting rod and crankshaft, which form a thrust crank mechanism, in transmit a rotary motion. This gear arrangement creates 1st and 2nd order mass forces. For engines with small numbers of cylinders, in particular in single-cylinder engines is a significant factor for a complete mass balance Gear and balancing mass expenditure required. Through the outside of the Forces that are inclined to the connecting rod create forces perpendicular to the Direction of movement of the piston, the frictional forces and, above all, wear on pistons and cylinders.

Weiterhin sind Hubkolbenmotoren mit Kreuzschubkurbel anstatt Pleuelstange zur Übertragung der hin- und hergehenden Bewegung in die Drehbewegung bekannt. Durch diese Getriebeanordnung entstehen Massenkräfte 1. Ordnung. Auch hier ist bei Einzylindermotoren ein Massenausgleich nur mit zusätzlichem Getriebeaufwand und Ausgleichsmassen zu erreichen. Durch die Reibungskräfte in der Schubkurbel entstehen auch hier Kräfte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens, die Reibungskräfte an Kolben und Zylinder oder an Kolbenstange und Zylinderdurchführung und damit Verschleiß hervorrufen.In addition, reciprocating piston engines with a cross slide crank are used instead of a connecting rod Transfer of the reciprocating movement into the rotary movement is known. This gear arrangement creates 1st order mass forces. Here too is at Single cylinder engines can only be mass balanced with additional gear and To achieve balancing masses. Due to the frictional forces in the thrust crank Here too, forces arise perpendicular to the direction of movement of the piston Frictional forces on the piston and cylinder or on the piston rod and Cause the cylinder bushing and wear.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und für einen Hubkolbenmotor einen Kurbeltrieb der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen vollständigen Massenausgleich und eine Geradführung für die Kolbenstange auszeichnet.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and for a reciprocating piston engine propose a crank mechanism of the type mentioned, which is characterized by a complete mass balance and a straight guide for the piston rod distinguished.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention, this is achieved by the characterizing features of claim 1 reached.

Durch die vorgeschlagene Räderkurbeltriebanordnung kann bei einem Einzylinderhubkolbenmotor sowohl ein reibungsarmer und damit verschleißarmer Betrieb als auch durch den vollständigen Massenausgleich ein besonders laufruhiger Betrieb erreicht werden.The proposed wheel crank drive arrangement allows one Single-cylinder reciprocating engine is both a low-friction and therefore low-wear Operation as well as a particularly quiet due to the full mass balance Operation can be achieved.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 5 zeigen weitere Einsatzmöglichkeiten auf.The features of claims 2 to 5 show further possible uses.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigenThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb für Hubkolbenmotoren, Fig. 1 schematically shows a crank drive for reciprocating engines according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt durch die wesentlichen Bauelemente, Fig. 2 shows a section through the essential components,

Fig. 3 einen Zweizylinderboxermotor mit dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb, Fig. 3 shows a two-cylinder piston engine with the inventive crank mechanism,

Fig. 4 eine weitere mögliche Anordnung für einen Zweizylinderboxermotor, Fig. 4 shows another possible arrangement for a two-cylinder piston engine,

Fig. 5 einen doppeltwirkenden Zylinder. Fig. 5 shows a double-acting cylinder.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.The same reference numerals mean the same details in all figures.

Den Kurbeltrieb 1 nach Fig. 1 bildet ein Rädergetriebe 2, bestehend aus einem feststehenden innenverzahnten Rad 3 und einem sich darin abwälzenden Umlaufrad 4. In die Mitte 5 des Umlaufrades 4 greift ein Kurbelzapfen 6 einer Kurbelwelle 7 ein. Auf dem Wälzkreis 8 des Umlaufrades 4 ist ein Lagerzapfen 9 für eine Kolbenstange 10 angebracht. Die Befestigung 11 des Lagerzapfens 9 am Umlaufrad 4 ist gekröpft ausgeführt, damit zum Zahneingriff 12 der beiden Zahnräder 3 und 4 ein Abstand 13 eingehalten wird. Die Kolbenstange 10 ist mit einem Kolben 14 verbunden, der in einem Zylinder 15 gleitet. Der Zylinder 15 bildet mit einem Kurbelgehäuse 16, das das innenverzahnte Rad 3 und eine Kurbelwellenlagerung 17 enthält, ein Motorgehäuse 18.The crank drive 1 of FIG. 1 depicts a gear train 2 consisting of a stationary internal gear 3 and a bull wheel is rolling off in the fourth A crank pin 6 of a crankshaft 7 engages in the center 5 of the planetary gear 4 . A bearing pin 9 for a piston rod 10 is attached to the pitch circle 8 of the planet wheel 4 . The mounting 11 of the bearing pin 9 on the planet gear 4 is cranked so that a distance 13 is maintained for the tooth engagement 12 of the two gears 3 and 4 . The piston rod 10 is connected to a piston 14 which slides in a cylinder 15 . The cylinder 15 forms a motor housing 18 with a crankcase 16 , which contains the internally toothed wheel 3 and a crankshaft bearing 17 .

Wenn man die beiden Räder 3 und 4 im Zähnezahlverhältnis zwei zu eins wählt, ergeben sich für Punkte auf dem Wälzkreis 8 des Umlaufrades 4 Geraden durch den Mittelpunkt 19 des feststehenden Rades 3. Der Durchmesser des Wälzkreises 20 des feststehenden Rades 3 entspricht dem Kolbenhub. Durch eine erste Ausgleichsmasse 21 auf der Kurbelwelle 7 gegenüber dem Kurbelzapfen 6 und eine weitere Ausgleichsmasse 22, die ihren Schwerpunkt auf dem Wälzkreis 8 des Umlaufrades 4 gegenüber dem Lagerzapfen 9 hat, läßt sich ein vollständiger Massenausgleich aller hin- und hergehenden und aller rotierenden Massen erzielen. Die Ausgleichsmasse 22 kann auch auf beiden Seiten des Umlaufrades 4 angeordnet sein (22, 22′), wobei auch hier ein Abstand 23 zum Zahneingriff 12 eingehalten werden muß.If you choose the two wheels 3 and 4 in the number of teeth ratio two to one, there are 4 straight lines for points on the pitch circle 8 of the planetary wheel through the center 19 of the fixed wheel 3 . The diameter of the pitch circle 20 of the fixed wheel 3 corresponds to the piston stroke. By a first balancing mass 21 on the crankshaft 7 with respect to the crank pin 6 and a further balancing mass 22 , which has its focus on the rolling circle 8 of the planet gear 4 with respect to the bearing pin 9 , a complete mass balance of all reciprocating and all rotating masses can be achieved . The balancing mass 22 can also be arranged on both sides of the planetary gear 4 ( 22 , 22 '), a distance 23 to the tooth engagement 12 also having to be maintained here.

Die Lagerung 17 von Kurbelwelle 7, Umlaufrad 4 und Kolbenstange 10 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, so auszuführen, daß sich die bewegenden Teile nicht behindern. Der Abstand 24 zwischen Kolbenstange 10 und Umlaufrad 4 ist so groß zu wählen, daß sich die Kolbenstange 10 und die Ausgleichsmasse 22 aneinander vorbei bewegen können. Die Ausgleichsmasse 21 der Kurbelwelle 7 kann in den Freiraum 25, der durch die beiden Zahnräder 3 und 4 begrenzt wird, hineinragen, muß aber der Ausgleichsmasse 22 und eventuell der Ausgleichsmasse 22′ Bewegungsspielraum 26 bieten.The bearing 17 of the crankshaft 7 , planet wheel 4 and piston rod 10 is, as shown in Fig. 2, to be carried out so that the moving parts do not interfere. The distance 24 between the piston rod 10 and the planet wheel 4 is to be chosen so large that the piston rod 10 and the balancing mass 22 can move past one another. The balancing mass 21 of the crankshaft 7 can protrude into the free space 25 , which is limited by the two gears 3 and 4 , but the balancing mass 22 and possibly the balancing mass 22 'must offer freedom of movement 26 .

Gemäß Fig. 3 kann der erfindungsgemäße Kurbeltrieb für einen Zweizylinderboxermotor 27 eingesetzt werden. Dabei wird die Kolbenstange 10′ des zweiten Zylinders 15′ zusammen mit der Kolbenstange 10 des ersten Zylinders 15 auf demselben Lagerzapfen 9 des Umlaufrades 4 gelenkig 28 gelagert.Referring to FIG. 3, the crank mechanism according to the invention can be used for a two-cylinder Boxer motor 27. The piston rod 10 'of the second cylinder 15 ' together with the piston rod 10 of the first cylinder 15 is articulated 28 on the same journal 9 of the planet wheel 4 .

Eine weitere mögliche Anordnung für einen Zweizylinderboxermotor zeigt Fig. 4. Hier haben beide Kolben 14, 14′ eine gemeinsame Kolbenstange 29, die in der Mitte auf dem Lagerzapfen 9 des Umlaufrades 4 gelagert ist.Another possible arrangement for a two-cylinder boxer engine is shown in Fig. 4. Here, both pistons 14 , 14 'have a common piston rod 29 which is mounted in the middle on the journal 9 of the planetary gear 4 .

Da die Kolbenstangen 10, 10′ keine Bewegung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kolben 14, 14′ ausführen, ist wie in Fig. 5 gezeigt, ein Aufbau von doppeltwirkenden Zylindern 30 mit einfacher Kolbenstangendurchführung 31 möglich.Since the piston rods 10 , 10 'perform no movement perpendicular to the direction of movement of the pistons 14 , 14 ', as shown in Fig. 5, a construction of double-acting cylinders 30 with a simple piston rod bushing 31 is possible.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kurbeltrieb
2 Rädergetriebe
3 feststehendes innenverzahntes Rad
4 Umlaufrad
5 Mitte von 4
6 Kurbelzapfen
7 Kurbelwelle
8 Wälzkreis von 4
9 Lagerzapfen
10 Kolbenstange
10′ Kolbenstange
11 Befestigung von 9
12 Zahneingriff von 3 und 4
13 Abstand zwischen 9 und 12
14 Kolben
14′ Kolben
15 Zylinder
15′ Zylinder
16 Kurbelgehäuse
17 Kurbelwellenlagerung
18 Motorgehäuse
19 Mittelpunkt von 3
20 Wälzkreis von 3
21 Ausgleichsmasse
22 Ausgleichsmasse
22′ Teil von 22
23 Abstand zwischen 22 und 12
24 Abstand zwischen 4 und 10
25 Freiraum begrenzt durch 3 und 4
26 Bewegungsspielraum
27 Zweizylinderboxermotor
28 gelenkige Lagerung
29 gemeinsame Kolbenstange
30 doppeltwirkender Zylinder
31 Kolbenstangendurchführung 1 crank mechanism
2 gear wheels
3 fixed internal gear
4 planet gear
5 middle of 4
6 crank pins
7 crankshaft
8 pitch circle of 4
9 journals
10 piston rod
10 ′ piston rod
11 attachment of 9
12 meshing of 3 and 4
13 distance between 9 and 12
14 pistons
14 ' pistons
15 cylinders
15 ′ cylinder
16 crankcase
17 crankshaft bearings
18 motor housing
19 center of 3
20 pitch circle of 3
21 leveling compound
22 leveling compound
22 ′ part of 22
23 distance between 22 and 12
24 distance between 4 and 10
25 Free space limited by 3 and 4
26 freedom of movement
27 Two-cylinder boxer engine
28 articulated storage
29 common piston rod
30 double-acting cylinders
31 piston rod bushing

Claims

1. Kurbeltrieb für einen wenigstens einen Zylinder aufweisenden Hubkolbenmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Räderkurbelgetriebe, bestehend aus einem feststehenden innenverzahnten Rad mit einem Durchmesser von der Länge des Kolbenhubs und einem sich darin abwälzenden außenverzahnten Umlaufrad mit einem Durchmesser von der Länge des halben Kolbenhubs, vorgesehen ist, wobei ein Kurbelzapfen der Kurbelwelle in der Mitte des Umlaufrades und die Kolbenstange an einem Zapfen seitlich auf dem Wälzkreis des Umlaufrades gelagert sind, so daß sich für die Kolbenstange aus der Bewegung des Lagerzapfens eine Geradführung ergibt und daß an der Kurbelwelle gegenüber dem Kurbelzapfen eine Ausgleichsmasse und auf dem Umlaufrad gegenüber dem Lagerzapfen eine weitere Ausgleichsmasse angebracht sind.1. Crank drive for a piston engine having at least one cylinder, characterized in that a wheel crank gear, consisting of a fixed internally toothed wheel with a diameter of the length of the piston stroke and a rolling external gear with a diameter of the length of half the piston stroke, is provided is, wherein a crank pin of the crankshaft in the center of the planetary gear and the piston rod are mounted on a pin laterally on the pitch circle of the planetary gear, so that there is a straight guide for the piston rod from the movement of the bearing pin and that on the crankshaft relative to the crankpin Compensating mass and another compensating mass are attached to the planet wheel opposite the journal.

2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 für einen Hubkolbenmotor mit zwei Zylindern in Boxeranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben einander gegenüber angeordnet sind und sich gleichsinnig bewegen und beide Kolbenstangen auf einem Lagerzapfen auf dem Umlaufrad gelagert sind.2. Crank drive according to claim 1 for a reciprocating engine with two cylinders in Boxer arrangement, characterized in that the pistons face each other are arranged and move in the same direction and both piston rods open a bearing journal are mounted on the planet gear.

3. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 für einen Hubkolbenmotor mit zwei Zylindern in Boxeranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolben an den Enden einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind, die im Bereich der Mitte auf dem Lagerzapfen des Umlaufrades gelagert ist.3. crank mechanism according to claim 1 for a reciprocating engine with two cylinders in Boxer arrangement, characterized in that both pistons at the ends of one common piston rod are arranged in the center on the Bearing journal of the planetary gear is mounted.

4. Kurbeltrieb für einen Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß statt der einfachwirkenden Zylinder doppeltwirkende Zylinder vorgesehen werden können.4. Crank drive for a reciprocating piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that instead of the single-acting cylinder double-acting Cylinder can be provided.

5. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch die Anwendung an einem Kolbenverdichter.5. Crank drive according to one of claims 1 to 4 characterized by the Application on a piston compressor.