DE4329718C1

DE4329718C1 - Crankgear for reciprocating piston engines and machines

Info

Publication number: DE4329718C1
Application number: DE19934329718
Authority: DE
Inventors: Frank Drees
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2013-09-04

Abstract

A crankgear is proposed for reciprocating piston engines and machines, in which the piston 2, moved perpendicular to the axis of a crankshaft 4 and guided in a cylinder 1, acts on an axially offset crank pin 42, the unsupported crank pin 42 engaging in a guide on the piston arranged perpendicular to the piston axis, in such a way that the crank pin 42, 52 of the rotating crankshaft 4, 5 is displaced in the guide 24 when the piston 2 moves axially. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelwellentrieb für Hubkol benkraft- und Arbeitsmaschinen, bei dem der senkrecht zur Kurbelwellenachse bewegte, in einem Zylinder geführte Kolben auf einen achsversetzt angeordneten bzw. verkröpften Kurbel zapfen wirkt.The invention relates to a crankshaft drive for Hubkol Power and work machines, in which the perpendicular to Crankshaft axis moved pistons guided in a cylinder on an offset or cranked crank tap works.

Bekannt sind Kurbelwellentriebe dieser Art, bei denen der Kolben über ein Pleuel mit dem jeweiligen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle verbunden ist. Dieses Pleuel ist einseitig innen im Kolben gelagert und mit dem anderen Ende drehbar mit dem Kurbelzapfen verbunden. Insbesondere bei schnell laufenden Maschinen dieser Art treten hohe Massenkräfte periodisch und mit wechselnder Richtung auf, die sich auf die Pleuelstange, die Lager und die Kurbelwellenzapfen auswirken.Crankshaft drives of this type are known, in which the Piston over a connecting rod with the respective crank pin a crankshaft is connected. This connecting rod is one-sided stored inside the piston and rotatable with the other end connected to the crank pin. Especially with fast Running machines of this type experience high inertial forces periodically and with changing directions based on the connecting rod, the bearings and the crankshaft journals impact.

Aus der DE 30 39 536 A1 ist bereits ein Kurbelwellentrieb für Hubkolbenkraft- und Arbeitsmaschinen bekannt, bei dem der senkrecht zur Achse einer Kurbelwelle bewegte, in einem Zylinder geführte Kolben auf einen achsversetzt angeordneten Kurbelzapfen wirkt, wobei der fliegend angeordnete Kurbel zapfen der Kurbelwelle in einer zur Kolbenachse senkrecht angeordneten Führung in den Kolben an einer Seite eingreift, derartig, daß sich bei axialer Bewegung des Kolbens der Kur belzapfen der sich drehenden Kurbelwelle in dieser Führung verschiebt. Bei einer solchen Konstruktion entfällt das Pleuel. Die auftretenden Massenkräfte können daher reduziert werden. Problematisch erscheint dabei der einseitige Ein griff des Kurbelzapfens in den Kolben, wodurch sich Quer kräfte beim Betrieb einstellen, die zu relativ hohen Rei bungskräften zwischen Kolben und Zylinder führen. Die hohen Querkräfte erfordern eine stabile Ausführung des Kolbens, wodurch sich die Kolbenmasse wiederum zwangsläufig erhöht.DE 30 39 536 A1 is already a crankshaft drive known for reciprocating power and working machines, in which that moved perpendicular to the axis of a crankshaft, in one Cylinder-guided pistons on an axially offset arrangement Crank pin acts, with the overhung crank journal the crankshaft in a direction perpendicular to the piston axis arranged guide engages in the piston on one side, such that with the axial movement of the piston the cure tap the rotating crankshaft in this guide shifts. With such a construction this is not necessary Connecting rod. The mass forces that occur can therefore be reduced become. The one-sided one appears problematic gripped the crank pin in the piston, causing crosswise Adjust forces during operation that lead to relatively high friction Lead forces between the piston and cylinder. The high Shear forces require the piston to be stable, which in turn inevitably increases the piston mass.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Kurbel wellentrieb der eingangs genannten Art Maßnahmen vorzuschla gen, die zu einer Verringerung der oszillierenden Masse des Kolbens führen und gleichzeitig auftretende Reibungskräfte durch Querkräfte zur Bewegungsrichtung des Kolbens vermei den.The object of the invention is in a crank Propose shaft drive of the type mentioned in the introduction gene, which leads to a reduction in the oscillating mass of the Piston lead and occurring frictional forces at the same time Avoid by transverse forces to the direction of movement of the piston the.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe mit einem Kurbelwellen trieb mit den Merkmalen des Anspruches 1. Durch die sich gegenüberliegende Anordnung der Kurbelwellen bzw. des Ein griffes ihrer Kurbelzapfen in die entsprechenden Führungen am Kolben werden auftretende Querkräfte ausgeglichen, so daß die Kolben besonders leichtgängig ohne dadurch erzeugte Reibungskräfte im Kolben beweglich sind. Durch Vermeidung solcher Querkräfte sind erhebliche Materialreduzierungen am Kolben möglich, wodurch die auftretenden Massenkräfte des Kolbens in starkem Maße verringert werden können. Vorzugs weise kann der in seinem Innenraum hohle Kolben genutzt werden zur Gasführung, beispielsweise durch die Anordnung eines oder mehrerer Ventile im Kolbenboden. The task of the invention is solved with a crankshaft drifted with the features of claim 1 opposite arrangement of the crankshafts or the one gripped their crank pins into the corresponding guides transverse forces occurring on the piston are compensated, so that the pistons run particularly smoothly without being produced Frictional forces are movable in the piston. By avoiding it such lateral forces are significant material reductions Piston possible, whereby the occurring mass forces of the Pistons can be greatly reduced. Preferential the hollow piston inside can be used wisely become for gas guidance, for example through the arrangement one or more valves in the piston crown.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 4 führen zu einer einfachen und leichtgängigen Bauweise des erfindungsgemäßen Kurbel wellentriebes.The features of claims 2 and 4 lead to a simple and smooth design of the crank according to the invention shaft drive.

Anhand eines abgebildeten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Using an illustrated embodiment, the Invention explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kurbel wellentriebes im Längsschnitt, Fig. 1 is a schematic representation of a crank shaft drive in a longitudinal section,

Fig. 2 eine Draufsicht zur Darstellung in Fig. 1 ohne Zylinderdarstellung
und Fig. 2 is a plan view for illustration in Fig. 1 without a cylinder representation
and

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1. Fig. 3 is a section along the line III-III in FIG. 1.

Der im Zylinder 1 eines Verbrennungsmotors geführte hohle Kolben 2 bewegt sich bei Verbrennung eines Brennstoffgemisches geradlinig nach unten und damit senkrecht zu den beiden achs fluchtend zueinander angeordneten Kurbelwellen 4 und 5. In seitlichen Führungsnuten 24 des Kolbens 2, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens angeordnet sind und auch bogen förmig sein können, greifen die Kurbelzapfen 42 und 52 der beiden Kurbelwellen 4 und 5 ein. An den Enden der Kurbelzapfen 42 und 52 sind Stützrollen 3 mit den Lagerrollen 31 drehbar aufgesetzt. Bei Verschiebung des Kolbens 2 gleiten diese Stützrollen 3 mit oder ohne Spiel in den Führungen 24. Dabei werden die Kurbelzapfen 42 und 52 verschoben und verdrehen die Kurbelwellen 4 und 5. Die Kurbelzapfen 42 und 52 sind dabei über die Schwingen bzw. Wangen 41 und 51 jeweils mit ihren Kurbelwellen 4 und 5 verbunden. Diese Kurbelwellen 4 und 5 sind ortsfest mit den Rollenlagern 6 bzw. 10 gelagert.The hollow piston 2 , which is guided in the cylinder 1 of an internal combustion engine, moves in a straight line downward when a fuel mixture is burned and thus perpendicular to the two crankshafts 4 and 5 which are aligned with one another. The crank pins 42 and 52 of the two crankshafts 4 and 5 engage in lateral guide grooves 24 of the piston 2 , which are arranged perpendicular to the direction of movement of the piston and can also be curved. At the ends of the crank pin 42 and 52 support rollers 3 are rotatably mounted with the bearing rollers 31 . When the piston 2 is displaced, these support rollers 3 slide with or without play in the guides 24 . The crank pins 42 and 52 are displaced and rotate the crankshafts 4 and 5 . The crank pins 42 and 52 are each connected to their crankshafts 4 and 5 via the wings or cheeks 41 and 51 . These crankshafts 4 and 5 are fixed with the roller bearings 6 and 10 , respectively.

Auf der Kurbelwelle 4 ist mit Federn oder dergleichen ein Zahnrad 71 angeordnet, welches über ein auf der ortsfesten Welle 721 gelagertes Zahnrad 72 mit einem weiteren Zahnrad 73 kämmt, welches auf einer ortsfesten mit den Rollenlagern 81 und 82 gelagerten Welle 8 angeordnet ist. Am anderen Ende dieser über das Getriebe 71, 72, 73 angetriebenen Welle 8 ist ein weiteres Zahnrad 91 drehfest angeordnet, welches mit einem Zahnrad 92 auf der zweiten Kurbelwelle 5 kämmt. Über diese beiden Getriebe erfolgt eine Umkehr der Drehrichtung, so daß sich Kurbelwelle 4 und Kurbelwelle 5 bzw. ihre Zapfen 42 und 52 gegenläufig bewegen. Aufgrund der übersetzungsfreien Getriebe wird zwischen beiden Kurbelwellen eine Drehzahlgleich heit erreicht.On the crankshaft 4 , a gear 71 is arranged with springs or the like, which meshes with a further gear 73 via a gear 72 mounted on the stationary shaft 721 and which is arranged on a stationary shaft 8 with the roller bearings 81 and 82 . At the other end of this shaft 8, which is driven by the gear 71 , 72 , 73 , a further gear 91 is arranged in a rotationally fixed manner, which meshes with a gear 92 on the second crankshaft 5 . These two gears reverse the direction of rotation so that crankshaft 4 and crankshaft 5 or their journals 42 and 52 move in opposite directions. Due to the gear ratio-free transmission, a speed equality is achieved between the two crankshafts.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Kolben 2 hohl ausgebil det. Der Kolbenboden trägt die Ziffer 21 und kann zur zweck entsprechenden Gasführung mit einem oder mehreren Ventilen durchbrochen sein. Die Dichtungsfläche des Kolbens trägt die Ziffer 22. Im unteren Bereich ist, wie aus Fig. 3 ersicht lich, ein verbreiternder Ansatz 23 vorgesehen, in dem die Führungsnuten 24 angeordnet sind.As seen from Fig. 1, the plunger 2 is hollow ausgebil det. The piston crown bears the number 21 and can be perforated with one or more valves for the appropriate gas flow. The sealing surface of the piston bears the number 22 . In the lower area, as shown in FIG. 3, a widening extension 23 is provided, in which the guide grooves 24 are arranged.

Statt der Stützrollen können andere gleitende oder rollende Führungselemente vorgesehen werden. Es kann zweckmäßig sein, diese Führungen mit einem axialen Spiel in Bewegungsrichtung des Kolbens zu versehen. Die Führungsnuten selbst können kurvenförmig verlaufen, vorzugsweise in Form eines Ringab schnittes.Instead of the support rollers, other sliding or rolling ones can be used Guide elements are provided. It can be useful these guides with an axial play in the direction of movement of the piston. The guide grooves themselves can run in a curve, preferably in the form of a ring cut.

BezugszeichenlisteReference list

1 Zylinder 1 cylinder

2 Kolben
21 Boden
22 Dichtungsfläche
23 Ansatz
24 Führungsnut 2 pistons
21 floor
22 sealing surface
23 approach
24 guide groove

3 Stützrollen
31 Rolle 3 support rollers
31 roll

4 Kurbelwelle
41 Schwinge
42 Kurbelzapfen 4 crankshaft
41 swingarm
42 crank pins

5 Kurbelwelle
51 Schwinge
52 Kurbelzapfen 5 crankshaft
51 swingarm
52 crank pins

6 Rollenlager 6 roller bearings

71 Zahnrad
72 Zahnrad
721 Zahnradwelle
73 Zahnrad 71 gear
72 gear
721 gear shaft
73 gear

8 Welle
81 Lager
82 Lager 8 wave
81 bearings
82 bearings

91 Zahnrad
92 Zahnrad 91 gear
92 gear

10 Rollenlager 10 roller bearings

Claims

1. Kurbelwellentrieb für Hubkolbenkraft- und Arbeitsmaschi nen, bei dem der senkrecht zur Achse einer Kurbelwelle bewegte, in einem Zylinder geführte Kolben auf einen achs versetzt angeordneten Kurbelzapfen wirkt, wobei der flie gend angeordnete Kurbelzapfen in einer zur Kolbenachse senkrecht angeordneten Führung am Kolben eingreift, derart, daß sich bei axialer Bewegung des Kolbens der Kur belzapfen der sich drehenden Kurbelwelle in der Führung verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei vorzugsweise fluchtend zueinander angeordnete Kurbelwellen (4, 5) mit ihren fliegend angeordneten Kur belzapfen (42, 52) in die Führung (24) am Kolben (2) verschiebbar eingreifen und beide Kurbelwellen (4, 5) über ein übersetzungsfreies Getriebe (71, 72, 73, 8, 91, 92) miteinander verbunden sind, derart, daß die beiden Kurbelwellen (4, 5) sich gegenläufig drehen und entspre chend gegenläufig sich ihre Kurbelwellenzapfen (42, 52) in den Führungen (24) am Kolben (2) verschieben.1. crankshaft drive for reciprocating piston power and working machines, in which the piston, which is moved perpendicular to the axis of a crankshaft and is guided in a cylinder, acts on an axially offset crank pin, wherein the floating crank pin engages in a guide on the piston which is arranged perpendicular to the piston axis, such that when the piston moves axially, the cure of the rotating crankshaft shifts in the guide, characterized in that two crankshafts ( 4 , 5 ), which are preferably aligned with one another, cantilever ( 42 , 52 ) with their cure arranged in the Guide ( 24 ) slidably engage on piston ( 2 ) and both crankshafts ( 4 , 5 ) are connected to each other via a gear-free transmission ( 71 , 72 , 73 , 8 , 91 , 92 ) such that the two crankshafts ( 4 , 5 ) rotate in opposite directions and accordingly their crankshaft journals ( 42 , 52 ) in the guides ( 24 ) a m Move the piston ( 2 ).

2. Kurbelwellentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kurbelzapfen (42) mit Stützrollen (3) in den Führungen (24) verschiebbar sind.2. Crankshaft drive according to claim 1, characterized in that the crank pin ( 42 ) with support rollers ( 3 ) in the guides ( 24 ) are displaceable.

3. Kurbelwellentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kolben als Hohlkolben (2) ausge bildet sind.3. Crankshaft drive according to claim 1, characterized in that the pistons are formed as a hollow piston ( 2 ).

4. Kurbelwellentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Kurbelwelle (4) mit einem aus drei Zahnrädern (71, 72, 73) bestehenden Getrie be auf eine Welle (8) wirkt, an der ein weiteres aus zwei Zahnrädern (91, 92) bestehendes Getriebe auf die andere Kurbelwelle (5) wirkt.4. Crankshaft drive according to claim 1, characterized in that a crankshaft ( 4 ) with one of three gears ( 71 , 72 , 73 ) existing gear acts on a shaft ( 8 ) on which a further two gears ( 91 , 92 ) existing gear acts on the other crankshaft ( 5 ).