DE1179762B

DE1179762B - Multi-cylinder piston machine

Info

Publication number: DE1179762B
Application number: DE1961P0026732
Authority: DE
Inventors: Henri Lucien Albert Parsus
Original assignee: HENRI LUCIEN ALBERT PARSUS
Current assignee: HENRI LUCIEN ALBERT PARSUS
Priority date: 1960-03-10
Filing date: 1961-03-09
Publication date: 1964-10-15
Also published as: GB949226A; FR1258995A

Description

Mehrzylindrige Kolbenmaschine Die Erfindung richtet sich auf eine mehrzylindrige Kolbenmaschine, deren hin- und hergehende Kolbenbewegung dadurch in eine Drehbewegung umgesetzt wird, daß zusammen mit den Kolbenstangen bewegte hin- und hergehende Rollen in eine am Außenumfang eines Rotationskörpers angeordnete Kurve eingreifen und daß die Rollen in mit den Kolbenstangen hin- und hergehenden und parallel zu der Drehachse des Rotationskörpers geführten Gleitsteinen gelagert sind, wobei zwei Gleitsteine symmetrisch zur Mittelebene der Maschine angeordnet sind.Multi-cylinder piston engine The invention is directed to a multi-cylinder piston machine, their reciprocating piston movement as a result is converted into a rotary motion that moved together with the piston rods reciprocating rollers in one arranged on the outer circumference of a rotating body Engage curve and that the rollers in reciprocating with the piston rods and mounted sliding blocks guided parallel to the axis of rotation of the rotating body are, with two sliding blocks arranged symmetrically to the center plane of the machine are.

Eine solche Kolbenmaschine kann entweder als Antriebsmaschine, z. B. als Verbrennungsmotor, oder aber auch als Arbeitsmaschine, z. B. als Verdichter, Verwendung finden.Such a piston machine can either be used as a prime mover, e.g. B. as an internal combustion engine, or as a work machine, e.g. B. as a compressor, Find use.

Das Prinzip, eine hin- und hergehende Kolbenbewegung über Kurvenführungen in eine Dreh-Bewegung umzuwandeln, ist bereits bekannt.The principle, a reciprocating piston movement via cam guides to convert it into a rotary motion is already known.

In einem solchen Fall sind sämtliche Rollen in ein und derselben Ebene gelagert, und die senkrecht zu den Rollen wirkenden erheblichen Kräfte neigen dazu, den die Kurvenführung aufweisenden Rotationskörper im entgegengesetzten Sinn zu verdrehen. Dem Problem eines unbedingt notwendigen Kraftausgleichs wird dabei jedoch keinerlei Aufmerksamkeit gewidmet. ..In such a case, all roles are on the same level and the considerable forces acting perpendicular to the rollers tend to the body of revolution having the curve guide in the opposite sense twist. The problem of an absolutely necessary force balance is thereby paid no attention. ..

Diesen Mangel weist auch eine andere vorbekannte Anordnung auf, bei der außerdem die in der Kurve geführte Rolle einer beträchtlichen Scherwirkung ausgesetzt ist.Another previously known arrangement also has this deficiency which also subjected the roller guided in the curve to considerable shear is.

Auch eine andere Verbrennungsmaschine mit mehreren durch einen zentralen Zahnradeingriff in starrer Verbindung stehenden und gemeinsam auf eine Welle arbeitenden Rotationskörpern läßt das Problem des Kraftausgleichs außer acht, und die Rollen arbeiten völlig getrennt voneinander.Also another internal combustion engine with several through a central one Gear meshing rigidly connected and working together on a shaft Rotation bodies neglects the problem of force balance, and the roles work completely separately from each other.

Schließlich gehört eine Verbrennungsmaschine mit Schubkurvengetriebe zum Stand der Technik, bei der die in die Kurven eingreifenden Rollen - der Kolben in mit diesen hin- und hergehenden, symmetrisch zur Mittelebene der Maschine angeordneten Gleitsteinen gelagert sind.Finally, there is an internal combustion engine with a thrust cam gear to the state of the art, in which the rollers engaging in the curves - the piston in reciprocating with these, arranged symmetrically to the center plane of the machine Sliding blocks are stored.

Bekannt ist auch eine mehrzylindrige Kolbenmaschine mit einem Kurvennutgetriebe mit einem axial gegen Federdruck schiebbaren, eine Kurvenführung aufweisenden Rotationskörper, wobei ein die Axialbewegung begrenzender Anschlag vorhanden ist.A multi-cylinder piston machine with a cam groove transmission is also known with a rotary body which can be pushed axially against spring pressure and has a cam guide, wherein a stop limiting the axial movement is present.

Die Anwendung dieses bekannten Prinzips in der Praxis erfordert jedoch einen Ausgleich der wirksamen Kräfte, und es ergibt sich zugleich das Erfordernis einer möglichst raumsparenden Anordnung. Mit der Lösung dieses Problems befaßt sich die Erfindung. Sie sieht hierzu vor, daß bei einer mehrzylindrigen . Kolbenmaschine der bezeichneten Art, und zwar bei einer Vierzylinder-Kolbenmaschine in bekannter Weise symmetrisch zur Mittelebene der Maschine mindestens zwei über eine Verzahnung miteinander kämmende Rotationskörper vorhanden sind und daß.die beiden . Gleitsteine symmetrisch zu einer durch, die Drehachse beider Rotationskörper gedachten Ebene, angeordnet sind.However, the application of this known principle in practice requires a balance of the effective forces, and at the same time the requirement arises an arrangement that is as space-saving as possible. With the solution to this problem deals The invention. For this purpose it provides that with a multi-cylinder. Piston engine of the type indicated, in a known four-cylinder piston engine Way symmetrically to the center plane of the machine at least two over a toothing intermeshing bodies of revolution are present and that the two. Sliding blocks symmetrical to a plane imagined by the axis of rotation of both bodies of revolution, are arranged.

Durch diese Anordnung wird ein praktisch vollkommener Kraftausgleich herbeigeführt, der einen außerordentlich ruhigen Lauf der Maschine gewährleistet. Andererseits kommen bei dieser Anordnung eine Reihe von bei den vorbekannten Vorrichtungen erforderlichen Führungselementen in Fortfall.This arrangement results in a practically perfect balance of forces brought about, which ensures an extremely quiet run of the machine. On the other hand, with this arrangement there are a number of devices in the prior art required guide elements in discontinuation.

Es liegt im Rahmen der -Erfindung, daß die Kolbenstangen in paarweise angeordneten Gleitsteinansätzen an den Gleitsteinen befestigt sind.It is within the scope of the invention that the piston rods in pairs arranged sliding block approaches are attached to the sliding blocks.

Nach einem anderen Merkmal sind die in bekannter Weise nur zusammen mit der das zugehörige Zahnrad tragenden Welle drehbaren Rotationskörper in ebenfalls bekannter :Weise unter Federeinwirkung für sich allein axial schiebbar angeordnet. Diese Maßnahme ermöglicht es, den Kompressionsdruck konstant zu halten und durch die Feder einen Ausgleich herbeizuführen, wobei ein die Axialbewegung der Rotationskörper begrenzender Anschlag vorhanden ist. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung eiteben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie an Hand der Zeichnung. Hierbei zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine, F i g. 2 eine Draufsicht nach Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 die Abwicklung der Kurve eines Rotationskörpers, F i g. 4 ein theoretisches Diagramm zur Erläuterung der Funktion einer Verbrennungsmaschine und F i g. 5 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.According to another characteristic, they are only together in a known manner with the shaft carrying the associated gearwheel rotatable body of revolution in likewise known: way arranged axially slidable by itself under the action of a spring. This measure makes it possible to keep the compression pressure constant and through the spring to bring about a compensation, whereby an axial movement of the rotating body limiting stop is present. Other features, details and advantages of the invention will appear from the following description of some preferred ones Embodiments as well as on the basis of the drawing. Here, FIG. 1 a partial sectional side view of the piston machine according to the invention, FIG. 2 is a plan view according to line II-II in F i g. 1, Fig. 3 the development of the curve of a solid of revolution, F i g. 4 is a theoretical diagram for explaining the function of an internal combustion engine and F i g. 5 shows an axial section through a further embodiment of the invention.

Wie F i g. 1 und 2 zeigen, sind auf den beiden Wellen 1 zwei zylindrische Rotationskörpers 2 angeordnet, die mit Kurven 3 versehen sind, deren Seitenflächen 4 schräg verlaufen. Die Rotationskörper 2 sind mit je einem Zahnrad 5 verbunden, und diese Zahnräder 5 kämmen miteinander. Die Anordnung der Rotationskörper ist symmetrisch zur Mittelebene der Maschine. Eine der beiden Wellen 1 kann gegebenenfalls als einfaches Lager wirken, während die andere Welle 1 zur Übertragung der Bewegung dient.Like F i g. 1 and 2 show, there are two cylindrical shafts 1 on the two shafts Rotary body 2 arranged, which are provided with curves 3, the side surfaces 4 run diagonally. The rotating bodies 2 are each connected to a gear 5, and these gears 5 mesh with each other. The arrangement of the bodies of revolution is symmetrical to the center plane of the machine. One of the two shafts 1 can optionally act as a simple bearing, while the other shaft 1 to transmit the movement serves.

Mit den Kurvven 3 wirken vier kegelstumpfförmige Rollen 6 zusammen, deren Achsen 7 in Lagern 8 sitzen, die wiederum paarweise an den Gleitsteinen 9 angeordnet sind. Jeder Gleitstein 9 ist mit vier lappenförmigen Ansätzen 10 versehen, die mit Hilfe von nicht dargestellten Achsen die Gleitsteine 9 mit je zwei Kolbenstangen 11 verbinden, deren jede mit einem sich in dem zugeordneten Zylinder 13 bewegenden Kolben 12 verbunden ist. Die Gleitsteine 9 werden durch nicht dargestellte Mittel parallel zur Achse der Zylinder 1.3 geführt. Die vier Zylinder 13 sowie die der - Bewegungsumwandlung dienenden Elemente sind in bekannter Weise in einem nicht dargestellten Block angeordnet, der auch die Vorrichtungen zur Schmierung, die Abfederung usw. trägt. Four frustoconical rollers 6 cooperate with the cams 3, the axes 7 of which are seated in bearings 8 , which in turn are arranged in pairs on the sliding blocks 9. Each sliding block 9 is provided with four lobe-shaped projections 10 , which connect the sliding blocks 9 to two piston rods 11 each with the aid of axes (not shown), each of which is connected to a piston 12 moving in the associated cylinder 13. The sliding blocks 9 are guided parallel to the axis of the cylinder 1.3 by means not shown. The four cylinders 13 and the elements used to convert movement are arranged in a known manner in a block, not shown, which also carries the devices for lubrication, cushioning, etc.

Handelt es sich um einen Verbrennungsmotor, so wird während des Expansionsvorgangs der entsprechenden Rolle 6 durch den Kolben 12 eine nach unten gerichtete Bewegung gemäß F i g. 1 erteilt, und diese Bewegung wird über die schrägen Seitenflächen der Kurven 3 auf den Rotationskörper 2 übertragen. Die beiden mit dem gleichen Gleitstein 9 verbundenen Kolben 12 führen somit gleichzeitig den Expansionshub aus, so daß sich die senkrecht zur Bewegungsrichtung auf die Wand 4 der Kurven 3 wirkenden Kraftkomponenten gegenseitig aufheben.If it is an internal combustion engine, then during the expansion process of the corresponding roller 6 by the piston 12, a downward movement according to FIG. 1 granted, and this movement is transmitted to the rotating body 2 via the inclined side surfaces of the curves 3. The two pistons 12 connected to the same sliding block 9 thus execute the expansion stroke at the same time, so that the force components acting perpendicular to the direction of movement on the wall 4 of the curves 3 cancel each other out.

Dies gilt ebenfalls für die anderen Arbeitstakte der Maschine.This also applies to the other work cycles of the machine.

Beim Auspufftakt wirkt die Wand 4 der Kurven 3 auf die Rollen 6 und damit auf die Kolben 12, was auch während des Ansaugvorgangs und der Kompression der Fall ist.During the exhaust stroke, the wall 4 of the curves 3 acts on the rollers 6 and thus on the pistons 12, which is also the case during the intake process and the compression.

Während zwei Kolben 12 sich in Expansion befinden, führen die beiden anderen mit dem anderen Gleitstein 9 verbundenen Kolben 12 den Einlaßtakt aus, wodurch ein einwandfreier Ausgleich des Motors gewährleistet wird.While two plungers 12 are in expansion cause the other two with the other sliding block 9 connected to the piston 12 of the intake stroke, thereby ensuring a perfect balancing of the engine.

Die Abwicklung einer Kurve 3 ist in F i g. 3 schematisch dargestellt. Im Gegensatz zur Darstellung nach F i g. 1 führt in diesem Fall der Kolben 12 unterschiedliche Bewegungen aus, je nachdem ob es sich um den Einlaß- und Kompressionstakt oder um den Expansions- oder Auslaßtakt handelt. In der Zeichnung entspricht die Strecke A-B dem Einlaß, B-C der Kompression, C-D der Expansion und D-E dem Auslaß. Das vom Kolben 12 erfaßte Volumen ist somit während der Expansion und des Auslasses C-D-E bedeutend größer als während der vorhergehenden Takte A-B-C.The development of a curve 3 is shown in FIG. 3 shown schematically. In contrast to the representation according to FIG. 1 in this case the piston 12 performs different movements, depending on whether it is the intake and compression stroke or the expansion or exhaust stroke. In the drawing, the distance AB corresponds to the inlet, BC to the compression, CD to the expansion and DE to the outlet. The volume captured by the piston 12 is thus significantly greater during the expansion and the outlet CDE than during the preceding cycles ABC.

In F i g. 4 ist das Diagramm des Motors nach F i g. 3 wiedergegeben, wobei in der Ordinate die Drücke und in der Abszisse die Volumina bzw. der Hub eingetragen sind. Es ist daraus ersichtlich, daß im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor üblicher Art das schraffierte Dreieck B-D den Gewinn darstellt. Die Expansion kann nämlich viel weiter erfolgen, und zwar praktisch bis zum Auslaßdruck, da die besondere Form der Kurve eine Zunahme des Expansionshubs ermöglicht.In Fig. Figure 4 is the diagram of the engine of Figure 4. 3 reproduced, where the pressures are plotted on the ordinate and the volumes or the stroke are plotted on the abscissa are. It can be seen from this that, as compared with an internal combustion engine, it is more common Type the hatched triangle B-D represents the profit. The expansion can namely take place much further, practically up to the outlet pressure, because of the special shape allows the curve to increase the expansion stroke.

Aus diesem Diagramm geht ebenfalls hervor, daß die Einlaßzeit bedeutend länger sein kann als die Kompressionszeit, weil der Abstand A-B viel größer ist als der Abstand B-C, was sich auf den Wirkungsgrad sehr günstig auswirkt. Die Teile C-D und D-E der Kurve können schließlich so geformt sein, daß ihre Abwicklung linear ist, so daß der Kolben ,eine gleichmäßige Bewegung ausführen kann, die den Wirkungsgrad besonders günstig beeinflußt, während bei den Verbrennungsmotoren üblicher Art die Bewegung sinusförmig verläuft, d. h. während einer Hubhälfte beschleunigt und während der anderen Hubhälfte verzögert ist.It can also be seen from this graph that the inlet time is significant can be longer than the compression time because the distance A-B is much larger than the distance B-C, which has a very favorable effect on the efficiency. The parts Finally, the C-D and D-E of the curve may be shaped so that their development is linear is so that the piston can perform a smooth movement, which increases the efficiency particularly favorably influenced, while in the internal combustion engines of the usual type Movement is sinusoidal, d. H. accelerated during one half of the stroke and during the other half of the stroke is delayed.

Es ist tatsächlich möglich, die Kurven 3 so zu gestalten, daß in jedem Fall der optimale Wirkungsgrad des Motors oder der Maschine nach der Erfindung erzielt wird.It is actually possible to make the curves 3 so that in each Case achieved the optimal efficiency of the engine or the machine according to the invention will.

Die F i g. 5 stellt schematisch zwei Halbschnitte eines erfindungsgemäßen Motors dar, dessen Kolben 12 mit den Rollen 6 verbunden sind, die sich in den Kurven der Rotationskörper 2 bewegen. Diese Rotationskörper sitzen unter Zwischenschaltung einer Feder 15 auf den die Zahnräder 5 tragenden Wellen 14. Die Rotationskörper 2 werden durch die Rillen 16 in Drehung mitgenommen, wobei die Anschläge 17 diese Axialbewegung begrenzen. Durch diese Anordnung wird der Kompressionsdruck konstant gehalten, welcher in jedem Fall durch die Feder 15 ausgeglichen ist. In der rechten Hälfte der F i g. 5 ist der Rotationskörper 2 mit der Rolle 6 und den Kolben 12 durch die Feder 15 nach oben gedrückt worden. Dies entspricht dem Fall, in dem die Einlaßmenge minimal ist und das Volumen 18 im Augenblick der Kompression im oberen Totpunkt seinen Keinstwert erreicht. Die Zahnräder stützen sich über Lager 20 bekannter Art auf dem Gehäuse 19 ab.The F i g. 5 schematically shows two half-sections of a motor according to the invention, the pistons 12 of which are connected to the rollers 6 which move in the curves of the rotating bodies 2. These rotating bodies sit with the interposition of a spring 15 on the shafts 14 carrying the gearwheels 5. The rotating bodies 2 are entrained in rotation by the grooves 16 , the stops 17 limiting this axial movement. This arrangement keeps the compression pressure constant, which is in any case balanced by the spring 15. In the right half of FIG. 5, the rotary body 2 with the roller 6 and the piston 12 has been pressed upwards by the spring 15. This corresponds to the case in which the inlet quantity is minimal and the volume 18 reaches its zero value at the moment of compression at top dead center. The gears are supported on the housing 19 via bearings 20 of a known type.

Claims

Claims: 1. Multi-cylinder piston machine, its reciprocating Piston movement is thereby converted into a rotary movement that together with the Piston rods moved reciprocating rollers in one on the outer circumference of a rotating body arranged curve engage and that the rollers back and forth in with the piston rods moving and parallel to the axis of rotation of the rotating body guided sliding blocks are mounted, with two sliding blocks arranged symmetrically to the center plane of the machine, characterized in that in a four-cylinder piston engine in a known manner symmetrical to the median plane of the machine at least two over one Toothing (5) intermeshing rotary body (2) and the two Sliding blocks (9) symmetrical to one through the axis of rotation of both rotating bodies (2) imaginary plane are arranged.

2. Piston machine according to claim 1, characterized characterized in that the piston rods (11) are arranged in pairs of sliding blocks (10) are attached to the sliding blocks (9).

3. Piston machine according to one of the claims 1 and 2, characterized in that in a known manner only together with the the associated gear-bearing shaft rotatable body of revolution (2) under the action of a spring are axially displaceable by themselves.

4. Piston machine according to claim 3, characterized characterized in that a stop limiting the axial movement of the rotating body (2) (17) is present. Publications considered: German patent specification No. 688,930; Austrian Patent No. 55 313; French patent specification No. 664,968; U.S. Patent Nos. 1,177,609, 2,439,867.