DE8007819U1 - DRIVE MECHANISM FOR PISTON MACHINES - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 cD 7000 STUTTGART 1

A 44 o5o b Anmelder: Energy Dynamics, Inc.A 44 o5o b Applicant: Energy Dynamics, Inc.

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18. März 198o Oakland, California 9461oMarch 18, 198o Oakland, California 9461o

USAUnited States

Antriebsmechanismus für KolbenmaschinenDrive mechanism for reciprocating machines

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus zum Verbinden von hin- und hergehenden Kolben einer Kolbenmaschine mit einer drehbaren Welle.The invention relates to a drive mechanism for connecting reciprocating pistons of a piston machine with a rotatable shaft.

Auf dem Gebiet der Wärmekraftmaschinen haben die Kolbenmaschinen im letzten Jahrhundert breite Anwendung gefunden, und zwar in erster Linie wegen ihrer Zuverlässigkeit, wegen ihrer Regelbarkeit und wegen ihrer wünschenswerten Ausgangsleistungscharakteristik. In neuerer Zeit ist das Interesse an Kolbenmaschinen mit externer Verbrennung, wie z.B. Sterling-Cycle-Maschinen und Rankine-Cycle-Maschinen, angestiegen.In the field of heat engines, the piston engines have been widely used in the last century found, primarily because of their reliability, because of their controllability and because of their desirable output power characteristics. In recent times there has been an interest in piston engines external combustion, such as sterling cycle machines and Rankine cycle machines.

Typischerweise ist ein Kolben mit einem Mechanismus zum Transformieren der Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine gleichmäßige Drehbewegung verbunden. Häufig umfasst dieser Mechanismus eine Kolbenstange, über welche der Kolben mit einer Kurbel einer Kurbelwelle verbunden ist. Die exzentrische Anordnung bezüglich der Kurbelwelle ermöglicht dabei eine übertragung der Translationsbewegung der Kolbenstange und eine Transformierung der periodischen, von dem Kolben erzeugtenTypically, a piston is provided with a mechanism for transforming the reciprocating motion of the piston connected in a smooth rotary motion. Often this mechanism includes a piston rod over which the piston is connected to a crank of a crankshaft. The eccentric arrangement with respect to the The crankshaft enables the translational movement of the piston rod to be transmitted and transformed the periodic one generated by the piston

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ihre Richtung wechselnden Kraft in eine gleichmäßige Drehbewegung. Zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung von Kolben sind ferner Taumelscheibenanordnungen bekannt. their direction changing force in a steady rotary motion. To convert the back and forth motion swashplate assemblies are also known from pistons.

Es ist bekannt, daß die exzentrische Anordnung der Kurbelbereiche einer Kurbelwelle und die Taumelbewegung einer Taumelplatte dazu führen, daß die Kolbenstangen neben der Translationsbewegung auch seitliche Bewegungen ausführen. Diese seitlichen Bewegungen werden im allgemeinen durch einen Kolbenbolzen ermöglicht, über den der Kolben mit dem zugeordneten Ende" seiner Kolbenstange verbunden ist. Bei diesem mechanischen System werden jedoch Seitenkräfte, die sich aufgrund der seitlichen Bewegungen der Kolbenstange ergeben, nicht völlig vermieden. Andererseits führen diese Seitenkräfte, die über den Kolbenbolzen auf den, Kolben übertragen werden, zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Kolbenringe oder entsprechender Dichtungen und zu einem Verschleiß der Dichtung, die zwisehen der Kolbenstange und dem Zylinderende vorgesehen ist. Weiterhin tragen die Seitenkräfte zu einem Verschleiß der Kurbelwellenlager (bzw. der Taumelscheibenlager) bei.It is known that the eccentric arrangement of the crank portions of a crankshaft and the wobbling motion a wobble plate lead to the fact that the piston rods in addition to the translational movement also lateral Perform movements. These lateral movements are generally made possible by a piston pin, via which the piston is connected to the associated end "of its piston rod. In this mechanical However, the system will have side forces that arise due to the lateral movements of the piston rod surrendered, not entirely avoided. On the other hand, these side forces, which are exerted via the piston pin on the, Pistons are transmitted, to an uneven wear of the piston rings or corresponding seals and wear of the seal provided between the piston rod and the cylinder end is. Furthermore, the lateral forces contribute to wear of the crankshaft bearings (or the swash plate bearings) at.

Obwohl der Verschleiß, der sich aufgrund der Seitenkräfte an der Kolbenstange ergibt, durch sorgfältige konstruktive Maßnahmen, durch Auswuchten und durch exakte Maschinenbearbeitung in engen Grenzen gehaltenAlthough the wear and tear, which is due to the side forces on the piston rod results, through careful design measures, through balancing and through exact machine processing kept within narrow limits

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werden kann, bleibt er letztlich doch ein wesentlicher Faktor, welcher die Lebensdauererwartung einer solchen Maschine einschränkt. Das Ende dieser Lebensdauererwartung wird häufig durch den Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Maschine überholt werden muß, wobei Kolbenringe, Dichtungen, Lager und dergleichen ausgewechselt werden müssen.can be, it ultimately remains an essential factor which determines the life expectancy of such a Machine restricts. The end of this life expectancy is often determined by the point in time at which the machine needs to be overhauled, piston rings, seals, bearings and the like being replaced have to.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsmechanismus für die Umformung der translatorischen Bewegung der Kolben einer Kolbenmaschine in eine gleichmäßige Drehbewegung anzugeben, bei dem der durch Seitenkräfte an den Kolbenstangen verursachte Verschleiß auf ein äußerstes Minimum reduziert ist.Based on the prior art, the invention is based on the object of a drive mechanism for the transformation of the translatory movement of the pistons of a piston machine into a uniform rotary movement in which the wear caused by lateral forces on the piston rods is kept to an absolute minimum is reduced.

Diese Aufgabe wird bei einem Antriebsmechanismus der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Welle ein Hauptzahnrad vorgesehen ist, rrdt dem mindestens ein Antriebszahnrad kämmt, daß an jedem Kolben eine davon abstehende Kolbenstange vorgesehen ist, daß mehrere Paare von Exzenterarmen vorgesehen sind, daß die Exzenterarme jedes Paares an ihrem einen Ende mit einer der Kolbenstangen verbunden sind, daß mehrere antreibende Zahnräder vorgesehen sind, von denen jedes drehfest mit einem der AntriebsZahnräder verbunden ist, daß mehrere leerlaufende Zahnräder vorgesehen sind, von denen jedes unter Bildung eines Zahnradpaares mit einem der antreibenden Zahnräder kämmtThis object is achieved in a drive mechanism of the type described in the opening paragraph according to the invention solved that a main gear is provided on the shaft, rrdt meshes with the at least one drive gear that on each piston a piston rod protruding therefrom is provided that several pairs of eccentric arms are provided are that the eccentric arms of each pair are connected at one end to one of the piston rods, that a plurality of driving gears are provided, each of which rotates with one of the drive gears is connected that a plurality of idle gears are provided, each of which to form a gear pair meshes with one of the driving gears

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und daß die anderen Enden der Exzenterarme jedes Paares mit jeweils einem der Zahnräder eines zugeordneten Zahnradpaares verbunden sind.and that the other ends of the eccentric arms of each pair each with one of the gears of an associated gear pair are connected.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemSßen Konstruktion besteht dabei darin, daß tatsächlich keinerlei Seitenkräfte mehr auf die Kolbenstange und die Kolben ausgeübt werden und daß damit eine der Hauptursachen für den Verschleiß der Kolbenmaschine ausgeschaltet wird, was zu einer entsprechenden Verlängerung der Lebensdauererwartung führt. Außerdem lässt sich für die Kolbenstange eine einfache Gleitdichtung einsetzen, um auf der mit der Kolbenstange verbundenen Seite des Kolbens einen gasdichten Abschluß zu erhalten, wie er beispielsweise für gasförmigen Wasserstoff und gasförmiges Helium bei den Sterling-Cycle-Maschinen benötigt wird.The key advantage of the construction according to the invention consists in the fact that actually no more side forces on the piston rod and the Pistons are exerted and that eliminates one of the main causes of wear on the piston machine which leads to a corresponding extension of the life expectancy. In addition, can Use a simple sliding seal for the piston rod to fit on the one connected to the piston rod Side of the piston to obtain a gas-tight seal, such as that for gaseous hydrogen and gaseous helium on the Sterling Cycle machines is needed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Antriebsmechanismus ein Gehäuse auf, welches von der Abtriebswelle durchgriffen wird, die in dem Gehäuse mittels Lagern drehbar gelagert ist. Außerdem sitzt auf der Abtriebswelle im Inneren des Gehäuses ein als Kegelrad ausgebildetes Hauptzahnrad, welches mit mehreren Antriebszahnrädern kämmt, die gleichfalls im Gehäuse angeordnet sind, wobei jedes Antriebszahnrad am - bezogen auf das Gehäuse - inneren Ende einer Getriebewelle befestigt ist, die die Wandung des Gehäuses durchgreift, nach außen über dieseIn a preferred embodiment of the invention the drive mechanism has a housing which is penetrated by the output shaft, which is in the Housing is rotatably mounted by means of bearings. It also sits on the output shaft inside the housing a main gear designed as a bevel gear, which meshes with several drive gears, which also are arranged in the housing, with each drive gear at the - in relation to the housing - inner end a gear shaft is attached, which extends through the wall of the housing, to the outside via this

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Wandung vorsteht und in der Wandung mittels Lagern gelagert ist.Wall protrudes and is stored in the wall by means of bearings.

Dabei ist am äußeren Ende jeder Getriebewelle ein Zahnrad angeordnet, welches mit einem unmittelbar angrenzend angeordneten leerlaufenden Zahnrad kämmt. An dem äußeren Zahnrad und dem damit kämmenden leerlaufenden Zahnrad sind außerdem die einen Enden eines Paares von Exzenterarmen exzentrisch angelenkt, deren andere Enden an einem Verbindungsblock angelenkt sind. Mit diesem Verbindungsblock ist außerdem dis äußere Ende einer Kolbenstange verbunden, deren inneres Ende mit dem Kolben selbst verbunden ist. Wenn sich nun der Kolben hin- und herbewegt, dann wird diese Hin- und Herbewegung über die Kolbenstange auf den Verbindungsblock übertragen, der seinerseits auf die Exzenterarme einwirkt, durch die nunmehr eine Drehbewegung des äußeren Zahnrads und des zugeordneten leerlaufenden Zahnrads herbeigeführt wird. Diese Drehbewegung wird dann über die Getriebewelle auf das betreffende Antriebszahnrad und von diesem auf das Hauptzahnrad übertragen. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Drehbewegung der Abtriebswelle des Antriebsmechanismus bewirkt. In this case, a gear is arranged at the outer end of each transmission shaft, which is directly adjacent to one another arranged idle gear meshes. On the outer gear and the idling one meshing with it Gear are also one ends of a pair of eccentric arms articulated eccentrically, the other Ends are hinged to a connecting block. This connecting block also has the outer end connected to a piston rod, the inner end of which is connected to the piston itself. If the Piston is reciprocated, then this reciprocating motion is applied to the connecting block via the piston rod transmitted, which in turn acts on the eccentric arms, through which now a rotary movement of the outer gear and the associated idle gear is brought about. This rotational movement will then transmitted via the gear shaft to the drive gear in question and from there to the main gear. In this way, a continuous rotary movement of the output shaft of the drive mechanism is brought about.

Bei der betrachteten Anordnung führt die Kolbenstange bei gleicher Länge der Exzenterarme eine reine Translationsbewegung längs ihrer Längsachse aus, so daß keinerlei Seitenkräfte an der Kolbenstange oder demIn the arrangement under consideration, the piston rod performs a pure translational movement with the eccentric arms of the same length along its longitudinal axis, so that no side forces whatsoever on the piston rod or the

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damit verbundenen Kolben wirksam werden. Hierdurch wird der Verschleiß am Kolben, an der Kolbenstange, an den Kolbenringen oder den Kolbendichtungen und an der Zylinderwand beträchtlich verringert.associated piston take effect. This reduces the wear on the piston, on the piston rod, on the piston rings or the piston seals and on the cylinder wall is reduced considerably.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Unteransprüche. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to drawings and / or are the subject of the subclaims. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines AntriebsmechaFig. 1 is a side view of a drive mechanism

nismus gemäß der Erfindung in Verbindungnism according to the invention in connection

' mit einer Kolbenmaschine;'with a piston engine;

\ Fig. 2 eine Draufsicht auf den Antriebsmecha- \ Fig. 2 is a plan view of the drive mechanism

\ nismus gemäß Fig. 1; \ nism according to FIG. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Gehäuse des Antriebsmechanismus gemäß Fig. 1 und 2;3 shows a section through a housing of the drive mechanism according to FIGS. 1 and 2;

Fig. 4 Schematische Darstellungen verschiedenerFig. 4 Schematic representations of various

_.^s , Arbeitsstellungen wesentlicher Elemente rig. ο _. ^s , working positions of essential elements rig. ο

des Antriebsmechanismus gemäß Fig. 1-3 zur Erläuterung der Funktion desselben;the drive mechanism according to FIGS. 1-3 to explain the function of the same;

Fig. 7 eine schematische Darstellung von ver-Fig. 7 is a schematic representation of various

schiedenen Kolbenstellungen für Zylinder einer Kolbenmaschine zur Verwendung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus. Different piston positions for cylinders of a piston machine for use in Connection with the drive mechanism according to the invention.

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Wie oben ausgeführt, befasst sich die vorliegende Erfindung also im wesentlichen mit einem Antriebsmechanismus zur Verwendung in Verbindung mit einer Kolbenmaschine und zum Verbinden der Kolben dieser Maschine mit der Abtriebswelle derselben. Der Antriebsmechanismus setzt dabei die Hin- und Herbewegung der Kolben in eine gleichmäßige Drehbewegung der Abtriebswelle um und bietet in diesem Zusammenhang den entscheidenden Vorteil, daß auf die Kolben und die Kolbenstangen der Maschine kein seitlicher Schub ausgeübt wird. Die Einzelheiten des Erfindungskonzeptes werden nachstehend in Verbindung mit einer 4-Zylinder-Wärmekraftmaschine als bevorzugtem Ausführungsbeispiel erläutert, ohne daß die Erfindung auf 4-Zylinder-Maschinen oder auf Wärmekraftmaschinen beschränkt wäre.As stated above, the present invention is concerned thus essentially with a drive mechanism for use in connection with a piston engine and for connecting the pistons of this machine to the output shaft of the same. The drive mechanism converts the reciprocating movement of the pistons into a uniform rotary movement of the output shaft and in this context offers the decisive advantage that on the pistons and the piston rods there is no side thrust on the machine. The details of the inventive concept are as follows in connection with a 4-cylinder heat engine as Preferred embodiment explained without applying the invention to 4-cylinder engines or to heat engines would be limited.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, weist der Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 11 auf, welches an einer Seite einer Basisplatte 12 befestigt ist. Mit der anderen Seite der Bäsisplatte 12 sind mehrere Zylinder 13 verbunden. In jedem der Zylinder 13 ist ein Kolben 14 angeordnet, der durch expandierende Gase getrieben wird, welche durch'externe Verbrennung eines Kraftstoffs erzeugt werden.As shown in FIGS. 1 and 2, the drive mechanism according to the invention is substantially rectangular Housing 11 which is attached to one side of a base plate 12. With the other side of the basis plate 12 several cylinders 13 are connected. In each of the cylinders 13, a piston 14 is arranged, which by expanding Gases is driven, which are generated by'external combustion of a fuel.

Wie Fig. 3 zeigt, ist in dem Gehäuse 11 ein Hohlraum 16 vorgesehen, durch welchen eine Abtriebswelle 17 hindurchgreift, deren oberes Ende noch über das Gehäuse 11 vorsteht. Die Abtriebswelle 17 ist dabei in mindestensAs Fig. 3 shows, a cavity 16 is provided in the housing 11 through which an output shaft 17 extends, the upper end of which still protrudes beyond the housing 11. The output shaft 17 is in at least

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zwei Lagern 18, 19 frei drehbar gelagert. Im Inneren des Gehäuses 16 sitzt auf der Abtriebswelle 17 ein als Kegelrad ausgebildetes Hauptzahnrad 21.two bearings 18, 19 freely rotatably mounted. Inside the housing 16 sits on the output shaft 17 Main gear 21 designed as a bevel gear.

Auf jeder der vier Seiten 22 des im Querschnitt rechteckigen Gehäuses ist eine Getriebewelle 24 vorgesehen, die in der zugeordneten Seitenwand mittels eines Nadellagers drehbar gelagert ist. Weiterhin sitzt am inneren Ende der in das Gehäuse 11 hineinragenden Getriebewellen 24 jeweils ein als Kegelrad ausgebildetes Zahnrad 26, welches mit dem Hauptzahnrad 21 kämmt. Dabei haben die Zahnräder 21 und 26 jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen, so daß sich alle vier Zahnräder 26 mit ihren zugehörigen Getriebewellen 24 synchron mit dem Hauptzahnrad 21 und der Abtriebswelle 17 drehen. Anstelle des Kegelradgetriebes 21, 26 kann aber auch ein Stirnradgetriebe, ein Schneckengetriebe oder ein Schrägverzahnungsgetriebe mit beliebigem Übersetzungsoder Untersetzungsverhältnis eingesetzt werden. A gear shaft 24 is provided on each of the four sides 22 of the housing, which is rectangular in cross-section, which is rotatably mounted in the associated side wall by means of a needle bearing. Furthermore sits on the inside At the end of the gear shafts 24 protruding into the housing 11, each has a gearwheel designed as a bevel gear 26, which meshes with the main gear 21. Included the gears 21 and 26 each have the same number of teeth, so that all four gears 26 rotate with their associated gear shafts 24 synchronously with the main gear 21 and the output shaft 17. Instead of the bevel gear 21, 26 can also a spur gear, a worm gear or a helical gear with any gear or reduction ratio can be used.

Von der Außenseite jeder der Seitenwände 22 steht ferner jeweils ein Stützarm 23 ab, in dem eine Zahnradwelle 27 drehbar gelagert ist, mit deren äußerem Ende ein Zahnrad 28 drehfest verbunden ist. Auf dem äußeren Ende jeder Getriebewelle 24 sitzt ferner ein Zahnrad 29, welches mit dem jeweils zugeordneten Zahnrad 28 kämmt. Dabei besitzen die Zahnräder 28 und 29 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zahnzahl.From the outside of each of the side walls 22 there is also a respective support arm 23, in which a gear shaft 27 is rotatably mounted, with the outer end of a gear 28 is rotatably connected. On the The outer end of each gear shaft 24 also has a gear 29, which is connected to the respectively assigned gear 28 combs. The gears 28 and 29 have the same diameter and the same number of teeth.

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An jedem der Zahnräder 28 und 29 ist ferner ein Exzenterann 31 befestigt, wobei alle Exzenterarme 31 die gleiche Länge haben. Jeder Exzenterarm ist an einer zugeordneten Kurbel seines Zahnrads mittels eines Nadellagers gelagert, welches eine reibungsarme schwenkbewegung des Exzenterarms 31 gegenüber der Kurbel ermöglicht. Die anderen Enden der Exzenterarme 31 sind jeweils paarweise pro Zahnradpaar 28, 29 gelenkig mit einem Verbindungsblock 32 verbunden. Jede der Gelenkverbindungen besteht dabei wieder aus einem Zapfen bzw. Achsstummel und einem Nadellager, so daß die Exzenterarme 31 auch gegenüber den Verbindungsblöcken 32 reibungsarm schwenkbar sind.On each of the gears 28 and 29, an eccentric 31 is also attached, with all eccentric arms 31 the have the same length. Each eccentric arm is attached to an associated crank of its gear by means of a needle bearing stored, which enables a low-friction pivoting movement of the eccentric arm 31 relative to the crank. The other ends of the eccentric arms 31 are each articulated in pairs per gear pair 28, 29 a connection block 32 connected. Each of the articulated connections again consists of a pin or stub axles and a needle bearing, so that the eccentric arms 31 also with respect to the connecting blocks 32 can be pivoted with little friction.

An jedem Verbindungsblock 32 ist ferner eine Kolbenstange 33 befestigt, welche den Verbindungsblock mit dem damit axial fluchtenden Kolben 14 des zugeordneten Zylinders 13 verbindet. Dabei ist für jede Kolbenstange eine entsprechend fluchtende öffnung 15 in der Basisplatte 12 vorgesehen, in welcher eine Gleitbuchse oder Stopfbuchse 25 vorgesehen ist, welche beispielsweise aus mit einem Schmiermittel imprägnierten Kunststoffmaterial bestehen kann, so daß die Kolbenstangen 33 in der Basisplatte 12 frei drehbar und gleitverschieblich geführt sind.A piston rod 33 is also attached to each connecting block 32, which the connecting block with the axially aligned piston 14 of the associated cylinder 13 connects. Here is for each piston rod a correspondingly aligned opening 15 is provided in the base plate 12, in which a slide bushing or Stuffing box 25 is provided, which is made, for example, of plastic material impregnated with a lubricant may exist, so that the piston rods 33 in the base plate 12 are freely rotatable and slidable are led.

Die Kolben 14 werden in ihren zugeordneten Zylindern 13 in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Druckdifferenz auf beiden Kolbenseiten hin- und herbewegt.The pistons 14 are in their associated cylinders 13 in a known manner as a function of the pressure difference reciprocated on both sides of the piston.

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Die Hin- und Herbewegung der Kolben 14 wird in eine entsprechende axiale translatorische Bewegung der Kolbenstangen 33 und der daran befestigten Verbindungsblöcke 32 umgesetzt. Andererseits sind die Exzenterarme 31 jedes Paares von Exzenterarmen mit ihren zugeordneten Zahnrädern 28, 29 derart verbunden, daß die Mittelachsen der Kurbelzapfen stets auf einer Linie liegen, welche parallel zur Verbindungslinie der Drehachsen der Zahnräder 28, 29 verläuft. Außerdem verläuft die Mittelachse der Kolbenstangen 33 so,.daß sie die Verbindungslinie der Drehachsen der zugeordneten Zahnräder 28, 29 genau in der Mitte schneidet. Aufgrund dieses symmetrischen Aufbaus wird jeder Verbindungsblock 32 bei einer Kolbenbewegung durch seine Exzenterarme 31 längs der Mittellinie zwischen den Zahnrädern 28 und 29 bewegt. Wenn sich eine Kolbenstange 33 und ihr zugeordneter Verbindungsblock 32 hin- und herbewegen und die zugeordneten Zahnräder 28, 29 über die Exzenterarme 31 antreiben, dann wird also jegliche seitliche Ausweichbewegung aufgrund der symmetrisch entgegengesetzten Montage der Exzenterarme 31 verhindert. The reciprocating movement of the pistons 14 is converted into a corresponding axial translational movement of the piston rods 33 and the attached connecting blocks 32 implemented. On the other hand, the eccentric arms 31 of each pair of eccentric arms are associated with their Gears 28, 29 connected in such a way that the central axes of the crank pins are always on a line lie, which runs parallel to the connecting line of the axes of rotation of the gears 28, 29. Also runs the central axis of the piston rods 33 so, .that they are the connecting line of the axes of rotation of the associated Gears 28, 29 cuts exactly in the middle. Because of this symmetrical structure, each connection block becomes 32 during a piston movement through its eccentric arms 31 along the center line between the gears 28 and 29 moved. When a piston rod 33 and its associated connecting block 32 reciprocate move forward and drive the associated gears 28, 29 via the eccentric arms 31, then any Lateral evasive movement is prevented due to the symmetrically opposing assembly of the eccentric arms 31.

Wenn sich ein Kolben 14 von seinem oberen Totpunkt über Zwischenstellungen zu seinem unteren Totpunkt bewegt, wie dies in Fig. 7 gezeigt,ist, dann werden die Zahnräder 28, 29 über die Exzenterarme 31 um entsprechende Winkel verdreht, wie dies in Fig. 4-6 gezeigt ist. Der Verbindungsblock 32 und die Kolbenstange 33When a piston 14 moves from its top dead center via intermediate positions to its bottom dead center, as shown in Fig. 7, then the Gears 28, 29 rotated by the eccentric arms 31 by appropriate angles, as shown in Fig. 4-6 is. The connecting block 32 and the piston rod 33

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werden dabei Von den Exzenterarmen 31 stets auf derselben Achse gehalten, so daß sich für die Kolbenstangen und Verbindungsblöcke eine rein axiale Translationsbewegung ergibt. Am Verbindungsblock oder an der Kolbenstange oder an der Führung 25 für die Kolbenstange treten also keinerlei seitlich gerichtete Kräfte auf, so daß auch keine derartigen Kräfte über die Kolbenstange 33 auf den Kolben 14 selbst übertragen werden können.The eccentric arms 31 are always on the same Axis held so that there is a purely axial translational movement for the piston rods and connecting blocks results. On the connection block or on the piston rod or on the guide 25 for the piston rod so there are no laterally directed forces, so that no such forces the piston rod 33 can be transferred to the piston 14 itself.

Die Drehrichtung der Abtriebswelle 17 lässt sich durch Änderung des Phasenwinkels jedes Paares von einander gegenüberliegenden Zahnrädern 26 ändern (d.h. durch Vorgabe einer um 180° anderen Winkelstellung der Zahnräder für eine vorgegebene Kolbenstellung).The direction of rotation of the output shaft 17 can be changed by changing the phase angle of each pair of each other change opposite gears 26 (i.e. by specifying an angular position of the gears that is 180 ° different for a given piston position).

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus nicht nur die Hin- und Herbewegung der Kolben 14 in eine Drehbewegung der Abtriebswelle 17 umsetzt, sondern gleichzeitig alle Seitenkräfte vermeidet, welche von den Kolbenstangen auf ihre Lager oder die zugeordneten Kolben übertragen werden könnten. Auf diese Weise wird eine Hauptursache für den Verschleiß von Kolben, Zylindern und Lagern bzw. Dichtungen vermieden. Außerdem wird der Wirkungsgrad der zugehörigen Maschine erhöht, da die Kompression in den Zylindern während der Laufzeit der Maschine sich nicht verschlechtert. Darüberhinaus wird die Lebensdauererwartung der Maschine stark erhöht, da der Verschleiß durch das Fehlen von Seitenkräften an den Kolben stark verringert wird.The foregoing description shows that the drive mechanism according to the invention is not just reciprocating the piston 14 converts into a rotary movement of the output shaft 17, but at the same time all lateral forces avoids which are transmitted from the piston rods to their bearings or the associated pistons could become. In this way, a major cause of wear on pistons, cylinders and bearings or Seals avoided. In addition, the efficiency of the associated machine is increased because the compression in the cylinders does not deteriorate during the running time of the machine. In addition, the life expectancy the machine is greatly increased because of the lack of side forces on the piston is greatly reduced.

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Weiterhin ist zu beachten, daß jede der Zahnradanordnungen 28, 29 dynamisch ausgewuchtet wird, um unerwünschte Vibrationen, die bei hohen Drehzahlen auftreten könnten, zu vermeiden. Weiterhin werden auch die Exzenterarme 31 paarweise dynamisch ausgewuchtet, während gleichzeitig enge Pertigungstoleranzen beachtet werden.It should also be noted that each of the gear assemblies 28, 29 is dynamically balanced to avoid unwanted vibrations that occur at high speeds could avoid. Furthermore, the eccentric arms 31 are dynamically balanced in pairs, while at the same time tight manufacturing tolerances are observed.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Anforderungen hinsichtlich der Schmierung wegen der deutlich verringerten Seitenkräfte an den Kolben und Kolbenstangen gesenkt werden können. Es ist daher möglich, die Zahnräder und Dichtungen bzw. Führungen und die Lager mittels geeigneter Imprägnierungen oder Beschichtungen zu schmieren, so daß auf die üblichen Schmiersysteme, die mit ölpumpen, Öl-Schleudereinrichtungen oder Öl-Sprüheinrichtungen arbeiten, versichtet werden kann. Dies ist z.B. gerade für Sterling-Cycle-Maschinen, wesentlich, wo die Wärmetauscher bisher in ihrer Wirksamkeit häufig durch Schmieröl beeinträchtigt werden, welches an den vorgesehenen Dichtungen austritt.A major advantage of the invention is that the requirements in terms of lubrication can be lowered because of the significantly reduced side forces on the pistons and piston rods. It is therefore possible to impregnate the gears and seals or guides and the bearings by means of suitable impregnations or to lubricate coatings, so that the usual lubrication systems that use oil pumps, Oil centrifugal devices or oil spray devices work, can be sealed. This is e.g. especially for Sterling-Cycle-Machines, where the heat exchangers are often in their effectiveness up to now are adversely affected by lubricating oil which escapes from the provided seals.

Abschließend sei noch einmal besonders betont, daß die jeweils verwendete Kolbenmaschine nicht Bestandteil der Erfindung ist. Außerdem kann der Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung bei jeder Form von Maschine mit hin- und hergehendem Kolben eingesetzt werden, beispielsweise bei Maschinen mit externer Verbrennung, bei Dampfmaschinen und dergleichen.Finally, it should be emphasized once again that the piston machine used in each case is not a component of the invention. In addition, the drive mechanism according to the invention can be used in any form of machine reciprocating piston are used, for example in machines with external combustion, in steam engines and the same.

Claims (7)

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 ο·D 7000 STUTTGART 1 A 44 o5o b Anmelder: Energy Dynamics, Inc. 18. März 198o 526 Grand Avenue k - 176 - Oakland, California 9461o USA nsprüchePATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 ο · D 7000 STUTTGART 1 A 44 o5o b Applicant: Energy Dynamics, Inc. 18 March 198o 526 Grand Avenue k - 176 - Oakland, California 9461o USA claims 1. Antriebsmechanismus zum Verbindung von hin- und hergehenden Kolben einer Kolbenmaschine mit einer drehbaren Welle, dadurch ge kennzeichnet, daß auf der Welle (17) ein Hauptzahnrad (21) vorgesehen ist, mit dem mindestens ein Antriebszahnrad (26) kämmt, daß an jedem Kolben (14) eine davon abstehende Kolbenstange (33) vorgesehen ist, daß mehrere Paare von Exzenterarmen (31) vorgesehen sind, daß die Exzenterarme (31) jedes Paares an ihrem einen Ende mit einer der Kolbenstangen (33) verbunden sind, daß mehrere antreibende Zahnräder (28) vorgesehen sind, von denen jedes drehfest mit einem der Antriebszahnräder (26) verbunden ist, daß mehrere leerlaufende Zahnräder (29) vorgesehen sind, von denen jedes unter Bildung eines Zahnradpaares (23, 29) mit einem der antreibenden Zahnräder (28) kämmt und daß die anderen Enden der Exzenterarme (31) jedes Paares mit jeweils einem der Zahnräder (28, 29) eines zugeordneten Zahnradpaares verbunden sind.1. Drive mechanism for connecting reciprocating pistons of a reciprocating machine to a rotatable shaft, characterized in that on the shaft (17) a main gear (21) is provided with which at least one drive gear (26) meshes that on each piston (14) a protruding piston rod (33) is provided that several pairs of Eccentric arms (31) are provided that the eccentric arms (31) of each pair at one end are connected to one of the piston rods (33) that several driving gears (28) are provided are, each of which is rotatably connected to one of the drive gears (26) that several idling gears (29) are provided, each of which forming a gear pair (23, 29) meshes with one of the driving gears (28) and that the other ends of the eccentric arms (31) of each pair is connected to one of the gears (28, 29) of an associated gear pair are. ί -2-ί -2- A 44 o5o bA 44 o5o b k - 176 - 2 -k - 176 - 2 - 18. März 198oMarch 18, 198o 2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Exzenterarme (31) dieselbe Länge besitzen und mit den Zahnrädern (28, 29) ihres zugeordneten Zahnradpaares symmetrisch entgegengesetzt verbunden sind.2. Drive mechanism according to claim 1, characterized in that all eccentric arms (31) are the same Have length and symmetrical with the gears (28, 29) of their associated gear pair are oppositely connected. 3. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibenden Zahnräder (28) und die leerlaufenden Zahnräder (29) alle den gleichen Durchmesser und die gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen.3. Drive mechanism according to claim 1, characterized in that the driving gears (28) and the idle gears (29) all have the same diameter and number of Have teeth. 4. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der Exzenterarme (31) paarweise über einen Vexbindungsblock (32) mit ihrer zugeordneten Kolbenstange (33) ' verbunden sind.4. Drive mechanism according to claim 1, characterized in that that one ends of the eccentric arms (31) in pairs via a Vexbindungsblock (32) with their associated piston rod (33) ' are connected. 5. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptzahnrad (21) und die Antriebszahnräder (26) als Kegelräder ausgebildet sind und daß mehrere Getriebewellen (24) vorgesehen sind, von denen jeweils eine mit jedem der AntriebsZahnräder (26) verbunden ist.5. Drive mechanism according to claim 1, characterized in that the main gear (21) and the drive gears (26) are designed as bevel gears and that several transmission shafts (24) are provided are, one of which is connected to each of the drive gears (26). -3--3- • « IMI «I · ·• «IMI« I · · Ά 44 o5o bΆ 44 o5o b k - 176 - 3 -k - 176 - 3 - 18. März 198οMarch 18, 198ο 6. Antriebsmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Getriebewellen (24) mit einem der antreibenden Zahnräder (28) verbunden ist.6. Drive mechanism according to claim 5, characterized in that each of the gear shafts (24) with one of the driving gears (28) is connected. 7. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebszahnräder (21) einander paarweise gegenüberliegend angeordnet sind und daß die Phasenwinkel jedes Paares von Antriebszahnrädern (26) zur Drehrichtungsumkehr der drehbaren Welle (17) selektiv austauschbar sind.7. Drive mechanism according to claim 1, characterized in that that the drive gears (21) are arranged opposite one another in pairs and that the phase angle of each pair of drive gears (26) for reversing the direction of rotation of the rotatable Shaft (17) are selectively interchangeable. -4--4-