DE2659875A1

DE2659875A1 - Stirling engine drive system - has pistons connected to swashplate with inclination adjustable by screw and mounted in oscillating cage

Info

Publication number: DE2659875A1
Application number: DE19762659875
Authority: DE
Inventors: Yves Jean Kemper
Original assignee: Vadetec SA
Current assignee: Vadetec Corp
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2659875C3; DE2659875B2

Abstract

The Stirling Cycle engine has a cylindrical housing of thermally insulating material which forms a combustion chamber. The hot gases transfer their heat to the working fluid through heat exchangers. The working fluid, which may be hydrogen or helium, circulates between cylinders, regenerators and coolers. The reciprocating motion of pistons is transmitted to a swash plate which is mounted in an oscillating cage supported on trunnions in the end housing. The angle of inclination of the swashplate can be adjusted by screwed rods actuated by hydraulic motors in order to vary the speed of the output shaft.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden in eine drehende Bewegung Die Erfindung betrifft mechanische Vorrichtungen zur Übertragung von mechanischer Leistung von Elementen mit hin- und hergehender Bewegung zu Komponenten mit drehender Bewegung. Device for converting a reciprocating into a rotating one Movement The invention relates to mechanical devices for the transmission of mechanical Performance from elements with reciprocating motion to components with rotating Move.

In der DT-OS 24 33 6 85 ist ein Getriebe offenbart mit einem ersten Element (Zentralkörper) mit einem Paar von Drehrollbahnen um eine erste Achse, mit einem zweiten Element (Taumelkörper) mit einemPaar von Drehrollbahnen um eine zweite Achse, welche die erste Achse schneidet, und mit einem System, das die Rollbahnen des Taumelkörpers gegen diejenigen des Zentralkörpers drückt, wobei das System auf. .Kreiselwirkungen beruht. Insbesondere werden die mit dem Taumelkörper verbundenen Trägheitsmittel betätigt, um ein Kreiselmoment zu erzeugen, das die Rollbahnen des Taumelkörpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers an zwei Berührungspunkten drückt, die jeweils auf einer Seite einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur ersten Achse im Schnittpunkt dieser Achse mit der zweiten Achse verläuft. Das so erzeugte Kreiselmoment ist eine kombinierte Funktion des Trägheitsmomentes des Taumelkörpers im Verhältnis zur zweiten Achse, des Winkels, unter dem sich die erste und zweite Achse schneiden, und der Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die erste Achse. Bei diesem Getriebe bewirkt das Kreiselmoment sowohl ein Hin- und Herbewegen des Taumelkörpers um den Achsenschnittpunkt als auch das Aufrechterhalten eines Reibrollkontaktes zwischen den Rollbahnen des Taumelkörpers und den Rollbahnen des Zentralkörpers.In DT-OS 24 33 6 85 a transmission is disclosed with a first Element (central body) with a pair of rotary roller tracks around a first axis, with a second element (wobble body) having a pair of rotating roller tracks around a second one Axis that intersects the first axis, and with a system that the taxiways of the wobble body presses against those of the central body, the system on. .Gyroscopic effects is based. In particular, those connected to the wobble body Inertia means actuated to produce a gyroscopic moment that affects the runways of the Swash body against the runways of the central body at two points of contact presses, each arranged on one side of a plane perpendicular to the first axis at the intersection of this axis with the second axis. That so generated gyroscopic moment is a combined function of the moment of inertia of the swash body in relation to the second axis, the angle at which the first and second Intersect axis, and the angular velocity of the swash body around the first axis. In this transmission, the gyroscopic torque causes both a back and forth movement of the Wobble body around the axis intersection as well as maintaining a friction roller contact between the runways of the wobble body and the runways of the central body.

Um das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl des in der DT-OS 24 33 6 85 beschriebenen Getriebes zu verändern, sind Maßnahmen vorgesehen, um den Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse zu verändern. Demzufolge wird das Verhältnis der Radien der Kreise, die von den Berührungspunkten zwischen den Rollbahnen des Zentralkörpers und Taumelkörpers bestchrieben werden, entsprechend geändert. Ein solches Getriebe ist besonders für die Übertragung großer Leistungen geeignet aufgrund der Erzeugung des Berührungsnormaldruckes mit Hilfe des Kreiselmomentes.To determine the ratio of the input speed to the output speed of the in of the DT-OS 24 33 6 85 described gearbox are to be changed measures provided to the angle of inclination of the second axis in relation to the first axis to change. As a result, the ratio of the radii of the circles made by the The points of contact between the roller tracks of the central body and the wobble body are described are changed accordingly. Such a transmission is especially useful for transmission suitable for high performance due to the generation of normal contact pressure with Help of the gyroscopic moment.

Hierbei werden übermäßige Axialkräfte auf die Getriebewellen sowie Radialkräfte auf die Lager des Taumelkörpers vermieden.This places excessive axial forces on the gear shafts as well Radial forces on the bearings of the wobble body avoided.

In der vom gleichen Anmelder angemeldeten Deutschen Patentanmeldung P 25 33 475.2 werden die Grundprinzipien des in der DT-OS 24 33 685 offenbarten Getriebes bei einer Anordnung mit einem vergrößerten Bereich der Veränderung der Drehzahl angewendet, ohne daß es erforderlich ist, den Schnittwinkel zwischen den Achsen des Zentralkörpers und Taumelkörpers zu verändern. Diese Betriebseigenschaft wird dadurch erzielt, daß auf einem der Körper ein Paar von entgegengesetzt konvergierenden kegelformartigen Rollbahnen vorgesehen ist, wobei der Scheitelhalbwinkel der Bahnkonvergenz (oder Divergenz) ungefähr gleich dem Winkel ist, unter welchem sich die Achsen der beiden Körper schneiden. Der andere der beiden Körper weist ringartige,die Rollbahnen aufweisende Elemente auf, so daß das Drehzahlverhältnis des Getriebes verändert werden kann mit dem Verhältnis der Radien der Rollbahnen auf den ringartigen Elementen zu den Radien der kegelformartigen Elemente an den beiden Berührungspunkten zwischen den Körpern.In the German patent application filed by the same applicant P 25 33 475.2 the basic principles of the DT-OS 24 33 685 disclosed Transmission in an arrangement with an enlarged range of change in the Speed applied without the need to change the angle of intersection between the To change the axes of the central body and wobble body. This operational characteristic is achieved by having a pair of oppositely converging on one of the bodies conical runways is provided, the apex half-angle of the path convergence (or divergence) is approximately equal to the angle at which the axes of the cut both bodies. The other of the two bodies has ring-like, the runways having elements, so that the speed ratio of the transmission changed can be with the ratio of the radii of the runways on the ring-like elements to the radii of the cone-shaped elements at the two points of contact between the bodies.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine Energieumwandlungsvorrichtung zu schaffen, wie z. B. einen Motor, in welchem die Leistung, welche in einem synchron hin- und herbewegten Kolben erzeugt wird, mit veränderlicher Drehzahl auf einen drehbaren Leistungsausgang gegeben wird, derart, daß die Ausgangsdrehzahl unabhängig von der Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens verändert werden kann.The present invention is directed to an energy conversion device to create such. B. a motor in which the power, which in a synchronous reciprocating piston is generated, with variable speed on one rotatable power output is given such that the output speed is independent can be changed by the frequency of the reciprocating movement of the piston.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung werden die wünschenswerten Eigenschaften der Reibungsgetriebe mit veränderlicher Drehzahl der DT-OS 24 33 685 und der älteren Patentanmeldung P 25 33 475, insbesondere diejenigen der letzteren Anmeldung, in vorteilhafter Weise in einer Kolbenmaschine, wie z. B. einem hin- und hergehenden Motor, eingesetzt, um die durch synchron hin- und hergehende Kolben erzeugte Leistung auf eine Ausgangswelle zu geben, die unabhängig von der Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens mit veränderlichen Drehzahlen betrieben werden kann. Die Erfindung ist insbesondere für die Verwendung bei Motoren geeignet, die auf dem StIrling-Wärmekreisprozess beruhen. Darüber hinaus kann die Erfindung auch bei anderen Formen hin- und hergehender Energie, wie z. B. bei Otto- und Diese>Motorenund Dampfmotoren, eingesetzt werden.This object is achieved according to the invention by the features of the claim 1 solved. According to the invention, the desirable properties the friction gear with variable speed of the DT-OS 24 33 685 and the older one Patent application P 25 33 475, in particular those of the latter application, in advantageously in a piston machine, such as. B. a reciprocating Motor used to generate the power produced by synchronously reciprocating pistons to give an output wave that is independent of the frequency of the reciprocating motion of the piston can be operated at variable speeds. The invention is Particularly suitable for use in engines that use the StIrling heat cycle are based. In addition, the invention can be reciprocated in other forms Energy, such as B. in gasoline and these> engines and steam engines.

Die Übertragung des Kolbenschubes auf das Getriebe mit veränderlicher Drehzahl wird vorzugsweise durch eine kardanaufgehängte Scheibe bewirkt, welche die Bewegung einer Taumelscheibe ausführen kann und mit einem der beiden Getriebekörper in einer Weise wirksam verbunden ist, um eine nutationsartige Bewegung in diesem Körper zu erzeugen. Diese Bewegung wird in eine drehende Bewegung in ähnlicher Weise umgewandelt, wie bei den in der älteren Patentanmeldung P 25 33 475 offenbarten Getrieben.The transmission of the piston thrust to the gearbox with variable Speed is preferably effected by a gimbal-mounted disc, which can perform the movement of a swash plate and with one of the two gear bodies is effectively linked in a way to a nutation-like movement in this To create bodies. This movement turns into a rotating movement in a similar manner converted, as disclosed in the earlier patent application P 25 33 475 Driven.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen: F i g . 1 einen Längsschnitt längs der Linie a-a in F i g . 2 einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, F i g . 2 einen Querschnitt längs der Linie b-b in F i g . 1, F i g . 3 einen Querschnitt längs der Linie c-c in F i g . 1, F i g . 4 einen Querschnitt längs der Linie d-d in F i g . 1 und F i g . 5 eine teilweise weggebrochene perspektivische Teilansicht zur Illustrierung der Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Other advantages, features and uses of the present Invention emerge from the following description of exemplary embodiments in connection with the drawing. Therein show: F i g. 1 shows a longitudinal section the line a-a in FIG. 2 of a device according to the present invention, F i g. 2 shows a cross section along the line b-b in FIG. 1, Fig. 3 shows a cross section along the line c-c in FIG. 1, Fig. 4 shows a cross section along the line d-d in Fig. 1 and F i g. 5 is a partially broken away perspective partial view to illustrate the main components of the device according to the invention.

Der Wärmemotor weist einen Raum bzw. eine Umhüllung 401 auf, insbesondere aus einem Material, das erhöhte Wärmebeständigkeit aufweist, wie zum Beispiel Keramik. Diese im wesentlichen kreisförmige Umhüllung begrenzt eine Kammer 416, die an einem ihrer Enden durch eine Wand 402 aus Keramik verschlossen ist und mit dem Äußeren über zwei öffnungen 403 und 404 in der Wand 406, die das andere Ende der Kammer verschließt, in Verbindung steh Diese Umhüllung hatals Achse die Längsachse 405 des Wärmemotors.The heat engine has a space or an envelope 401, in particular made of a material that has increased heat resistance, such as ceramic. This substantially circular envelope defines a chamber 416 which is attached to a its ends are closed by a wall 402 made of ceramic and with the exterior via two openings 403 and 404 in wall 406 which are the other end of the chamber closed, connected. This envelope has the longitudinal axis 405 as its axis of the heat engine.

Die Öffnungen 403 und 404 sind derart konzipiert, um ein Ansauge der Luft, die für die Verbrennung des Brennstoffes erforderlich ist, und ein Absaugen der verbrannten Gase längs der durch die Pfeile 407 und 408 angezeigten Richtung zu ermöglichen. Der Brennstoff wird durch ein Rohr 409 in die Längsachse des Motors eingeführt und ins Innere der Umhüllung durch die öffnung 410 eingespritzt. Eine Zündelektrode 411, die über ein elektrisches Kabel 412 mit einer Stromquelle (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist, ermöglicht die Zündung der Verbrennung des Brennstoffes. Die Luft dringt in die Kammer durch eine Anzahl von öffnungen 413 ein, die in einer Wand 414 derart ausgenommen sind, um insbesondere die Homogenisierung der aus Luft und Brennstoff bestehenden Mischung zu erleichtern.The openings 403 and 404 are designed in such a way that a suction of the Air necessary for the combustion of the fuel and an extraction of the combusted gases along the direction indicated by arrows 407 and 408 to enable. The fuel is fed through a pipe 409 in the longitudinal axis of the engine introduced and injected into the interior of the envelope through the opening 410. An ignition electrode 411, which is connected to a power source via an electrical cable 412 (not in the figure shown) enables the combustion of the fuel to ignite. The air enters the chamber through a number of openings 413, which are in one Wall 414 are excluded in such a way, in particular to homogenize the air and fuel to facilitate existing mix.

Um einen Teil der in den abgesaugten Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme wiederzugewinnen, ist ein drehbarer Wärmetauscher 415, der als Achse die Längsachse des Wärmemotors hat, vorgesehen. Die kalte Luft erwärmt sich beim Durchgang durch den Wärmetauscher 415, und die Abgase kühlen sich ab, indem sie ihre Wärme dem gleichen Wärmetauscher mitteilen.To a part of the contained in the exhausted combustion gases Recovering heat is a rotatable heat exchanger 415, which has as its axis the longitudinal axis of the heat engine is provided. The cold air heats up as it passes through the heat exchanger 415, and the exhaust gases cool down by making their heat the same Notify heat exchanger.

Im Inneren der Kammer 416 sind vier Rippenvorwärmer angeordnet.Four fin preheaters are located inside the chamber 416.

Zwei Vorwärmer 417 und 418 sind in dem Schnitt der Fig. 1 zu sehen. Im Inneren dieser Vorwärmer läuft ein Gas mit guter Wärmeleitfähigkeit um, das eine geringe Viskosität aufweist, wie zum Beispiel Wasserstoff oder Helium. Es wird hiernach deutlich, in welcher Weise die Vorwärmer mit dem System der Räume des Wärmemotors verbunden sind. Es wird hier angemerkt, daß diese Vorwärmer derart konzipiert sind, um den Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen und dem Strömungsmittel, das sie durchläuft, zu erleichtern.Two preheaters 417 and 418 can be seen in the section in FIG. 1. Inside this preheater, a gas with good thermal conductivity circulates, the one has a low viscosity, such as hydrogen or helium. It will be afterwards clearly in what way the preheater with the system of rooms of the heat engine are connected. It is noted here that these preheaters are designed in such a way that about the heat transfer from the combustion gases and the fluid that carries them going through to facilitate.

Der Wärmemotor weist darüber hinaus ein System von Räumen auf, die auf dem Gehäuse 419 befestigt und axial um die Längsachse 405 des Motors angeordnet sind. Dieses System aus Räumen besteht einerseits aus vier Räumen mit veränderlichem Volumen und einer erhöhten mittleren Temperatur (von denen nur zwei Räume 420 und 421 in Fig. 1 sichtbar sind) und andererseits aus vier Räumen mit veränderlichem Volumen und einer niedrigeren Temperatur (von denen nur zwei Räume 422 und 423 in Fig. 1 sichtbar -sind).The heat engine also has a system of rooms that mounted on the housing 419 and arranged axially about the longitudinal axis 405 of the motor are. This system of rooms consists on the one hand of four rooms with changeable Volume and an increased mean temperature (of which only two rooms 420 and 421 are visible in Fig. 1) and on the other hand of four rooms with variable Volume and a lower temperature (of which only two rooms 422 and 423 in Fig. 1 are visible).

Die Räume mit erhöhter mittlerer Temperatur sind in Kammern eingebaut, die zu diesem Zweck in der keramischen Wand 402, welche die Verbrennungskammer 416 begrenzt, vorgesehen sind. Verbindungen 424, 425 verbinden die Räume. Es wird angemerkt, daß diese Verbindungen einen Raum mit erhöhter mittlere Temperatur, wie zum Beispiel 420, mit einem Raum mit niedriger mittlerer Temperatur verbinden, der um 900 um die Längsachse des Motors im Verhältnis zum warmen Raum versetzt ist. In diese Verbindungen sind ein Vorwärmer, wie der Vorwärmer 417 oder 418, der oben beschrieben worden ist, ein Regenerator bzw. Wärmespeicher 426 oder 427 und ein Kühler 428 oder 429 eingefügt.The rooms with increased medium temperature are built into chambers, for this purpose in the ceramic wall 402, which the combustion chamber 416 limited, are provided. Connections 424, 425 connect the rooms. It is noted that these compounds have a room with increased mean temperature, such as 420, connect with a room with low medium temperature that is around 900 µm the longitudinal axis of the motor is offset in relation to the warm room. In these connections are a preheater, such as the preheater 417 or 418 described above is a regenerator or heat accumulator 426 or 427 and a cooler 428 or 429 inserted.

Die Regeneratoren sind aus Keramik hergestellt und sollen einen Teil der Wärmeenergie des aktiven Strömungsmittels zurückgewinnen, wenn dieses warm ist, um sie nach Abkühlung wieder abzugeben. Der Kühler 428 oder 429 wird von einem Wasserkreislauf durchlaufen und soll das ihn durchquerende Strömungsmittel abkühlen.The regenerators are made of ceramic and are meant to be a part recover the thermal energy of the active fluid when it is warm, to give them back after they have cooled down. The cooler 428 or 429 is powered by a water circuit pass through and is intended to cool the fluid passing through it.

Das aktive Strömungsmittel (Wasserstoff oder Helium) zirkuliert vom warmen Raum zum kalten Raum hin und her, wobei es in der einen und dann in der anderen Richtung den Vorwärmer, Regenerator und Kühler entsprechend einem Stirling-Zyklus durchläuft.The active fluid (hydrogen or helium) circulates from the warm room to cold room back and forth, it being in one and then in the other Direction of the preheater, regenerator and cooler according to a Stirling cycle passes through.

Die Räume werden durch zylindrische Wände 480, 481 begrenzt, in welchen sich Kolben entlang der Längsrichtung des Wärmemotors hin- und herbewegen, die axial um diese Längsachse angeordnet sind. Ein warmer Raum 420 mit veränderlichem Volumen wird von einer der Stirnseiten 430a des Kolbens 430 verschlossen. Ein kalter Raum 422 mit veränderlichem Volumen wird durch die andere Vorderseite 430b des Kolbens 430 verschlossen. Die Zylinder, in welchen sich die Kolben (in einer Anzahl von vier) bewegen, sind fest mit dem Gehäuse 419 und der keramischen Wand 402 der Verbrennungskammer 416 verbunden. Sie sind regelmäßig in Umfangsrichtung um die Achse 405 im Abstand von 900 verteilt.The spaces are delimited by cylindrical walls 480, 481 in which pistons reciprocate along the longitudinal direction of the heat engine, which is axially are arranged around this longitudinal axis. A warm room 420 with variable volume is closed by one of the end faces 430a of the piston 430. A cold room Variable volume 422 is passed through the other face 430b of the piston 430 locked. The cylinders in which the pistons (in a number of four) are fixed to the housing 419 and the ceramic wall 402 of the combustion chamber 416 connected. They are regularly spaced around the axis 405 in the circumferential direction distributed by 900.

Es wird hier nicht der Stirling-Zyklus (an sich bekannt) beschrieben, dem das wirksame Strömungsmittel, das die Kolben antreibt, unterworfen ist. Es wird lediglich daran erinnert, daß dieser aus vier Phasen besteht, nämlich einer Kompressionsphase, einer Wärmeanlieferungsphase, einer Entspannungsphase und einer Abkühlungsphase, und es wird lediglich festgehalten, daß unter der Wirkung des aktiven Strömungsmittels, abwechselnd durch die Verbrennungsgase erwärmt und in den Kühlern abgekühlt, sich die Kolben entlang der Längsrichtung der Zylinder hin- und herbewegen, das heißt parallel zur Längsachse 405 der Maschine.The Stirling cycle (known per se) is not described here, which is the effective fluid that the pistons drives, subjected is. It is only reminded that this consists of four phases, viz a compression phase, a heat delivery phase, a relaxation phase and a cooling phase, and it is only noted that under the effect of the active fluid, alternately heated by the combustion gases and In the coolers, the pistons are cooled down along the length of the cylinder move back and forth, that is, parallel to the longitudinal axis 405 of the machine.

Darüber hinaus wird festgehalten, daß die Kolben eine Hin- und Herbewegung aufweisen, die um einen Winkel entsprechend der jeweiligen Winkelposition der warmen und kalten Räume phasenverschoben ist, das heißt eine um 900 phasenverschobene Bewegung.It is also noted that the pistons have a reciprocating motion have, at an angle corresponding to the respective angular position of the warm and cold rooms is out of phase, i.e. a movement out of phase by 900.

Die Hin- und Herbewegung der vier Zylinder wird durch ein System von Treibstangen 432 und 433 zu einem Mechanismus (ein Getriebe) übertragen, der hiernach beschrieben wird. Diese Treibstangen 432.und 433 sind -durch ein System von deformierbaren Kolbenkörpern (jupes) 475, 476 mit den Wänden der Kammer mit niedriger Temperatur verbunden, derart, um die Dichtheit dieser Kammer zu gewährleisten. Um die im Inneren der Kammer herrschenden Drücke auszugleichen, wird stromabwärts vom Kolbenkörper ein Gegendruck erzeugt mit Hilfe eines Druckströmungsmittels, das durch eine Düse 477 eingeführt wird.The reciprocation of the four cylinders is controlled by a system of Driving rods 432 and 433 are transferred to a mechanism (a gearbox), which is hereinafter is described. These connecting rods 432 and 433 are deformable through a system of Piston bodies (jupes) 475, 476 with the walls of the chamber with low temperature connected in such a way as to ensure the tightness of this chamber. To the inside The pressures prevailing in the chamber equalize downstream of the piston body a back pressure created by means of a pressurized fluid passing through a nozzle 477 is introduced.

Der im linken Teil der Fig. 1 dargestellte Mechanismus weist einen drehbaren doppelkegeligen Zentralkörper 434 auf. Dieser drehbare Körper ist drehfest mit einer Bewegungsabgriffswelle 435 verbunden. Er ist drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit Hilfe von Lagern 436, 437 gelagert, die um die Längsachse 405 des Wärmemotors zentriert sind, derart, daß sich der drehbare Körper frei um diese Achse drehen kann. Der drehbare Körper 434 weist zwei kegelförmige Rollbahnen 434a und 434b auf, die symmetrisch beiderseits eines Punktes S der Längsachse 405 angeordnet sind.The mechanism shown in the left part of FIG. 1 has a rotatable double-conical central body 434. This rotatable body is non-rotatable connected to a motion take-off shaft 435. It is rotatable in relation to the Housing supported by bearings 436, 437, which are about the longitudinal axis 405 of the heat engine are centered in such a way that the rotatable body rotates freely about this axis can. The rotatable body 434 has two conical roller tracks 434a and 434b, which are arranged symmetrically on both sides of a point S of the longitudinal axis 405.

Diese Bahnen sind Drehrollbahnen um diese Achse. Ihr Querschnitt nimmt fortschreitend von der senkrecht zur Achse 405 im Punkt S verlaufenden Ebene aus ab.These tracks are rotating roller tracks around this axis. Your cross section takes proceeding from the plane perpendicular to axis 405 at point S. away.

Der Mechanismus weist darüber hinaus einen Taumelkörper (zweites Element) in Form einer beweglichen Scheibe 438 auf, die sich durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper 439 oerlängert.The mechanism also has a wobble body (second element) in the form of a movable disc 438 which extends through a substantially cylindrical body 439 elongated.

In diesem zylindrischen Körper 439 sind zwei Rollbahnen 440 und 441 axial beweglich eingebaut. Die Achse 520 des zylindrischen Körpers verläuft durch den Punkt S der Längsachse und ist im Verhältnis zu dieser um einen Winkel a (manchmal auch & genannt) geneigt. Der-Neigungswinkel a der Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405 ist im wesentlichen gleich dem Scheitelhalbwinkel der kegelförmigen Rollbahnen. Die Rollbahnen 440 und 441 sind Drehrollbahnen um die Achse 520 und sind im Verhältnis zueinander entlang der Längsrichtung dieser Achse axial beweglich. Die Rollbahnen 440 und 441 sind auf zwei torusförmigen Ringen ausgebildet und permanent symmetrisch im Verhältnis zu einer senkrecht zur Achse 520 des zylindrischen Körpers im Punkt S verlaufenden Ebene angeordnet.- Sie werden durch ein System von mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444 betätigt bzw. angetrieben, die jeweils eine Schraube mit direkter Steigung und eine Schraube mit entgegengesetzter Steigung aufweisen. Dieses System von mit Gewinde versehenen Stangen wird durch einen hydraulischen Doppelmotor 445 bewegt, der am Ende des zylindrischen Körpers 439 eingebaut ist. Es sind Strömungsmittelversorgungsleitungen 446, 446a, 446b für den hydraulischen Motor vorgesehen. Die Rollbahnen 440 und 441 werden durch Mechanismen, die hiernach beschrieben werden, in Berührung mit den kegelförmigen Bahnen 434a und 434b des drehbaren Körpers an zwei Punkten P1, P2 gehalten.In this cylindrical body 439 there are two roller tracks 440 and 441 installed axially movable. The axis 520 of the cylindrical body runs through the point S of the longitudinal axis and is in relation to this at an angle a (sometimes also called &) inclined. The angle of inclination α of the axis 520 in relation to Axis 405 is essentially equal to the apex half-angle of the conical runways. The runways 440 and 441 are rotary runways about the axis 520 and are in proportion axially movable to one another along the longitudinal direction of this axis. The runways 440 and 441 are formed on two toroidal rings and are permanently symmetrical relative to one perpendicular to the axis 520 of the cylindrical body at the point Arranged in S running plane .-- They are threaded through a system of Rods 443, 444 actuated or driven, each with a screw with direct Have a pitch and a screw with an opposite pitch. This system of threaded rods is driven by a double hydraulic motor 445 which is installed at the end of the cylindrical body 439. They are fluid supply lines 446, 446a, 446b are provided for the hydraulic motor. Taxiways 440 and 441 are brought into contact with the conical paths 434a and 434b of the rotatable body at two points P1, P2 held.

Die Scheibe des Taumelkörpers wird durch das Gehäuse mit Hilfe eines Kardansystems unterstützt, dessen Anordnung man besser versteht, wenn die Fig. 23 beschrieben wird. Das Kardansystem unterstützt den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse derart, daß er um den Punkt S taumeln und schwenken kann, und derart, daß er sich nicht um die zweite Achse drehen kann ( = O). Daraus ergibt sich, daß die Achse 520 um die Achse 405 einen Kegel mit dem Scheitel S und einem Scheitelhalbwinkel a beschreibt, und daß der drehbare Körper 434 im Verhältnis zum Punkt S zentriert ist.The disc of the swash body is pushed through the housing with the help of a Gimbal system, the arrangement of which is better understood when the Fig. 23 is described. The cardan system supports the wobble body in relation to the Housing such that it can wobble and pivot about point S, and such that it cannot rotate around the second axis (= O). It follows that the Axis 520 around axis 405 has a cone with vertex S and a vertex half-angle a describes, and that the rotatable body 434 is centered with respect to the point S. is.

Am Umfang der Scheibe 438 sind vier Kapseln vorgesehen, von denen zwei Kapseln 447 und 448 in Fig. 1. sichtbar sind. Diese Kapseln sind dazu bestimmt, Kugelköpfe 449 und 450 aufzunehmen (deren Mittelpunkt in der senkrecht zur Achse 520 im Punkt S verlaufenden Ebene liegen), die einstückig mit Schwingarmen 451, 452 verbunden sind. Diese Schwingarme weisen an ihrem anderen Ende ebenfalls einstückig verbundene Kugelköpfe 453 und 454 auf, die ihrerseits in halbkugelförmigen Ausnehmungen 455 und 456 angeordnet sind, die an den Enden der Treibstangen 432 und 433 vorgesehen sind. Schmierkreise 457 erlauben, die Lager des drehbaren Zentralkörpers und die Näpfchen der Kugelköpfe und die Kardangelenkelemente zu schmieren.On the circumference of the disk 438 four capsules are provided, of which two capsules 447 and 448 are visible in Figure 1. These capsules are intended to To accommodate ball heads 449 and 450 (their center in the perpendicular to the axis 520 in the plane running at point S), which are integral with swing arms 451, 452 are connected. These swing arms also point in one piece at their other end connected ball heads 453 and 454, in turn in hemispherical recesses 455 and 456 are arranged, which are provided at the ends of the connecting rods 432 and 433 are. Allow lubrication circles 457, the bearings of the rotatable central body and the To lubricate the cups of the ball heads and the universal joint elements.

Die soeben beschriebenen Verbindungseinrichtungen zwischen den Kolben und dem Taumelkörper sollen die Scheibe und den zylindrischen Körper in einer Taumelbewegung mit dem Winkel a und der 0 Geschwindigkeit « um den Punkt S antreiben.The connecting devices just described between the pistons and the wobble body, the disk and the cylindrical body should wobble Drive around the point S with the angle α and the 0 velocity «.

Es wird nunmehr das System beschrieben, das den Berührungsdruck erzeugt und erlaubt, die Rollbahnen 440 und 441 des Taumelkörpers in Andrückung gegen die Rollbahnen 434a und 434b des Zentralkörpers zu halten. Dieses System beruht auf Kreiselmitteln. Es ist an sich bekannt und in der oben erwähnten DT-OS 2 433 685 beschrieben.The system that generates the touch pressure will now be described and allows the rolling tracks 440 and 441 of the wobble body to be pressed against the To hold runways 434a and 434b of the central body. This system is based on Gyro means. It is known per se and in the above-mentioned DT-OS 2 433 685 described.

Diese Kreiselwirkungen sind im Vorhergehenden im einzelnen dargestellt worden. Es-wird hier lediglich daran erinnert, daß die Gesamtheit der elementaren Trägheitskräfte, die in der Masse der Taumelscheibe und des zylindrischen Körpers, der sie verlängert, ihren Ursprung nehmen, sich insbesondere aufgrund der Tatsache, daß der Schwerpunkt der Scheibe im Punkt S liegt, auf ein Drehmoment reduziert, dessen Größe eine Funktion der Hauptträgheitsmomente der Scheibe und des zylindrischen Körpers im Verhältnis zur Achse 520 und im Verhältnis zu einer durch den Punkt S senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Achse, des Neigungswinkels a der Achse 520 im Verhältnis zur Längsachse 405, der Geschwindigo keit oder Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405 und der Geschwindigkeit der Scheibe und des Körpers um die Achse 520 ist (diese Geschwindigkeit ß* wird in einem Bezugssystem gemessen, das sich mit der Geschwindigkeit α mit der Achse 520 dreht).These gyroscopic effects are shown in detail above been. It is only here reminded that the totality of the elementary Inertial forces in the mass of the swash plate and the cylindrical body, which prolong them, take their origin, in particular due to the fact that the center of gravity of the disk lies in point S, reduced to a torque, the size of which is a function of the main moments of inertia of the disc and the cylindrical Body in relation to axis 520 and in relation to one through point S The axis running perpendicular to this axis, the angle of inclination α of the axis 520 in relation to the longitudinal axis 405, the speed or axis 520 in relation to axis 405 and the speed the disc and the body about the axis 520 (this speed ß * is measured in a reference system, which rotates with the speed α with the axis 520).

Die Geschwindigkeit ß* der Scheibe und des Körpers um die Achse 520 in einem absoluten Bezugssystem, das mit dem Gehäuse verbunden ist, ist Null. Demzufolge ist die Geschwindigkeit Oa in ih-(2 rem absoluten Wert gleich der Geschwindigkeit oder Achse 520 um die Achse 405.The speed β * of the disk and the body about axis 520 in an absolute reference system connected to the housing is zero. As a result the speed Oa in ih- (2 rem absolute value is equal to the speed or axis 520 about axis 405.

Dieses Drehmoment verursacht ein Kippen der Scheibe und des zylindrischen Körpers derart, um die Bahnen 440 und 441 an den Berührungspunkten Pl und P2 gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers zu drücken. Der in den Punkten Pl und P2 durch das Kreiselmoment erzeugte. Berührungsdruck reicht aus, um im normalen Betrieb ein Gleiten der Bahnen 440 und 441 im Verhältnis zu den Bahnen 434a und 434b zu verhindern.This torque causes the disc and the cylindrical to tilt Body in such a way as to oppose the tracks 440 and 441 at the contact points Pl and P2 to push the runways of the central body. The in points Pl and P2 through generated the gyroscopic torque. Contact pressure is sufficient to enter normal operation Prevent slippage of tracks 440 and 441 relative to tracks 434a and 434b.

Es wird angemerkt, daß zu diesem Kreiselmoment die mit der Hin-und Herbewegung der Kolben verbundenen Trägheitskräfte hinzukommen. Diese Trägheitskräfte, die ihren maximalen Wert erreichen, wenn die Kolben am Ende ihrer Laufbahn sind, tragen in bemerkenswerter Weise dazu bei, die drehfest mit der Scheibe verbundenen Bahnen gegen die Bahnen des Zentralkörpers zu drücken.It should be noted that at this gyroscopic moment the with the back and forth Movement of the piston associated inertia forces are added. These inertial forces which reach their maximum value when the pistons are at the end of their career, contribute in a remarkable way to the rotatably connected to the disc Pressing tracks against the tracks of the central body.

Die Scheibe und der zylindrische Körper, die in einer Taumelbewegung um den Punkt S durch die Kolben angetrieben werden, treiben ihrerseits über die-in Rollreibung miteinander in Berührung stehenden Bahnen den Zentralkörper und demzufolge die Bewegungsabgriffswelle 435 zu einer Rotation an.The disc and the cylindrical body in a tumbling motion driven around point S by the pistons, in turn propel over the-in Rolling friction in contact with each other paths the central body and consequently the motion take-off shaft 435 to rotate.

0 Die kinematische Beziehung, welche die Winkelgeschwindigkeit # 0 des Zentralkörpers mit der Geschwindigkeit OC der Achse 520 um die Achse 405 verbindet, ist in der DOS 24 33 685 bdschrieben worden. Diese Beziehung ist eine Funktion der Kreisradien der Berührungspunkte P1 und P2 im Verhältnis zur Achse 405 und im Verhältnis zur Achse 520. Eine Veränderung dieses Verhältnisses bringt daher o o eine Veränderung der Geschwindigkeiten OQ und # der Scheibe und des Zentralkörpers mit sich. Da die Geschwindigkeit ffi der Scheibe ihrerseits eine Funktion der Frequenz der Hin- und Herbewegung der Kolben ist, erkennt man, daß es möglich ist, die Geschwindigkeit # der Bewegungsabgriffswelle zu veränden, ohne die Antriebsfrequenz der Kolben zu verändern, indem die Größe des Verhältnisses der Kreisradien verändert wird. Der Mechanismus, der eine axiale Verschiebung der Bahnen 440 und 441 ermöglicht, ist oben beschrieben worden. Da der Scheitelhalbwinkel der Rollbahnen 434a und 434b und der Neigungswinkel a der Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405-gleich sind, ist es klar, daß die axiale Verschiebung der Bahnen 440 und 441 weder eine Veränderung des Neigungswinkels a noch eine Veränderung des Kreis-bzw. Drehradius des Berührungspunktes um die Achse 520 verursacht. Andererseits verändert diese axiale Verschiebung den Wert des Kreisradius der Berührungspunkte P1 und P2 im Verhältnis zur Achse 405. Daher erlaubt der Mechanismus der axialen Vero schiebung der Bahnen eine Veränderung der Geschwindigkeit CO der Bewegungsabgriffswelle im Verhältnis zur Antriebsfrequenz der Kolben. -Die Enden des zylindrischen Körpers 439 der beweglichen Scheibe sind drehfest mit Hilfe von Kugelgelenken 491 (derart, um ein Kippen mit geringer Amplitude des Taumelkörpers um den Punkt S zu ermöglichen) mit zwei Hilfselementen 490 und 492 verbunden.0 The kinematic relationship that defines the angular velocity # 0 of the central body with the speed OC of the axis 520 about the axis 405, has been written in DOS 24 33 685. This relationship is a function of Circular radii of the points of contact P1 and P2 in relation to the axis 405 and in relation to axis 520. A change in this relationship therefore brings about a change the speeds OQ and # of the disk and the central body with it. Since the Speed ffi of the disk in turn is a function of the frequency of the back and forth Movement of the piston is, one realizes that it is possible to increase the speed # of the motion take-off shaft without increasing the drive frequency of the pistons change by changing the size of the ratio of the circle radii. Of the Mechanism that allows axial displacement of the tracks 440 and 441 is has been described above. Since the apex half-angle of the runways 434a and 434b and the angle of inclination α of axis 520 in relation to axis 405 are the same, it is clear that the axial displacement of the tracks 440 and 441 is neither a change of the angle of inclination a still a change in the circle or. Turning radius of the point of contact caused about the axis 520. On the other hand, this axial shift changes the Value of the radius of the circle of the points of contact P1 and P2 in relation to the axis 405. Therefore, the mechanism of axial displacement of the tracks allows a change the speed CO of the motion pick-up shaft in relation to the drive frequency The piston. -The ends of the cylindrical body 439 of the movable disc are non-rotatably with the help of ball joints 491 (such as to prevent tilting with low amplitude of the wobble body to enable point S) with two auxiliary elements 490 and 492 connected.

Diese Hilfselemente sind ihrerseits drehbar im Verhältnis zum Gehäuse um die Längsachse 405 gelagert. Sie drehen sich um diese Achse mit der gleichen Geschwindigkeit α wie die Achse 520. Die Massen der beiden Hilfselemente 490 und 492 sind derart verteilt.These auxiliary elements are in turn rotatable in relation to the housing mounted about the longitudinal axis 405. They rotate around this axis with the same Speed α as the axis 520. The masses of the two auxiliary elements 490 and 492 are so distributed.

um das Reaktionsmoment auf das Gehäuse, das durch das mechanische System erzeugt wird, das die Rollbahnen des zylindrischen Körpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers drückt, auszugleichen. Darüber hinaus weist das eine Hilfselement 492 einen Zahnkranz auf, der einerseits mit einem Zahnrad 493, das fest mit einer Bewegungsabgriffswelle 494 verbunden ist, und andererseits mit einem Zahnrad 495, das durch einen Startmechanismus 496 betätigt wird, in Eingriff steht. Dieser Mechanismus 496 hat zur Aufgabe, die Taumelbewegung der Scheibe während der Phase des Anlaufvorgangs des Getriebes und des Wärmemotors in Gang zu setzen. Die Bewegungsabgriffswelle 494 wird benutzt, um die Mechanismen des Wärmemotors zu betätigen, die mit einer Geschwindigkeit bewegt werden sollen, die proportional oder gleich der Geschwindigkeit der Achse 520 um die Längsachse 405 ist.the reaction torque on the housing caused by the mechanical System is created that the runways of the cylindrical body against the runways of the central body presses to balance. In addition, it has an auxiliary element 492 a ring gear on the one hand with a gear 493, which is fixed with a Movement take-off shaft 494 is connected, and on the other hand with a gear 495, which is actuated by a starting mechanism 496, is engaged. This mechanism The task of 496 is to control the tumbling movement of the disk during the start-up phase of the gearbox and the heat engine. The motion take-off shaft 494 is used to operate the mechanisms of the heat engine, which are connected to a speed should be moved that is proportional or equal is the speed of axis 520 about longitudinal axis 405.

Es wird nunmehr mehr im einzelnen die Fig. 2 beschrieben, die einen Querschnitt längs der Linie b - b in Fig. 1 des gleichen Getriebes darstellt.It will now be described in more detail the Fig. 2, the one Represents cross-section along the line b - b in Fig. 1 of the same transmission.

Man erkennt in dieser Figur bestimmte in Verbindung mit der Fig.One recognizes in this figure certain in connection with the Fig.

1 beschriebene Elemente. Das die Taumelscheibe tragende Kardansystem ist besonders gut sichtbar. Dieses Kardangelenk weist einen im-wesentlichen viereckigen Käfig 458 auf, der frei drehbar auf zwei fest mit dem Gehäuse 419 verbundenen Zapfen 459 und 460 gelagert ist. Die Achse der Zapfen 459 und 460 läuft im wesentlichen durch den Punkt S.1 described elements. The cardan system supporting the swash plate is particularly easy to see. This universal joint has a substantially quadrangular one Cage 458, which can rotate freely on two pins firmly connected to the housing 419 459 and 460 is stored. The axis of the pins 459 and 460 runs essentially through the point S.

Dieser Käfig'weist seinerseits zwei Zapfen 462 und 463 auf, deren Achsen ebenfalls durch den Punkt S verlaufen und sich frei in zwei hierfür in der Scheibe 438 vorgesehenen Löchern 464 und 465 drehen.This cage in turn has two pins 462 and 463, the Axes also run through point S and freely split into two for this purpose Turn disk 438 provided holes 464 and 465.

In dieser Figur erkennt man ebenfalls das Netz 457 der Schmierkreise, welche die Lager der drehbaren Teile versorgen, insbesondere die von hinten gesehenen vier Kapseln 447, in welchen die Kugelköpfe der Treibstangen gelenkig gelagert sind, und die vier Gelenkzapfen 459, 460, 462 und 46.3 des Käfigs 458.In this figure one can also see the network 457 of the smear circles, which feed the bearings of the rotating parts, especially those seen from behind four capsules 447 in which the ball heads of the connecting rods are articulated, and the four pivot pins 459, 460, 462 and 46.3 of the cage 458.

In dieser Figur erkennt man ebenfalls vom Ende aus das System der mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444, welche einen Antrieb der Rollbahnen 441 entlang der Längsrichtung der Achse 520 ermöglichen. Es wird angemerkt, daß diese Rollbahnen 441 Schultern 441a aufweisen, die im Inneren von Nuten 466 gleiten, die im einstückig mit der Scheibe verbundenen zylindrischen Körper ausgenommen sind. Aufgrund dieser Nuten und dieser Schultern sind die axial beweglichen Rollbahnen drehfest mit der Taumelbewegung der Scheibe verbunden.In this figure one recognizes the system of the threaded rods 443, 444 which drive the runways 441 allow along the longitudinal direction of the axis 520. It is noted that this Runways 441 have shoulders 441a that slide inside grooves 466 that are excluded in the cylindrical body integrally connected to the disc. It is because of these grooves and these shoulders that the axially movable runways are non-rotatably connected to the wobbling movement of the disc.

Es wird nunmehr die Fig. 3 beschrieben, die einen Querschnitt entlang der Linie c - c in Fig. 1 der Scheibe, genauer des die Scheibe verlängernden zylindrischen Körpers, darstellt.3 will now be described, which is a cross-sectional view the line c - c in Fig. 1 of the disc, more precisely the cylindrical extending the disc Body, represents.

In dieser Figur erkennt man das System der mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444, das den Ring antreibt, auf welchem die Rollbahnen 441 ausgebildet sind. In dieser Figur erkennt man ebenfalls das Vorhandensein von vier Ausschnitten 467, 468, 469, 470, die dazu bestimmt sind, den Durchgang der angelenkten Verbindungseinrichtungen entlang des zylindrischen Körpers 439 zu ermöglichen.In this figure one can see the system of threaded ones Rod 443, 444 that drives the ring on which the runways 441 are formed are. In this figure you can also see the presence of four cutouts 467, 468, 469, 470, which are intended to facilitate the passage of the articulated connecting devices along the cylindrical body 439 to allow.

Es wird nunmehr die Fig. 4- beschrieben, welche einen Querschnitt entlang der Linie d - d in Fig. 1 des Endes des zylindrischen Körpers der Scheibe darstellt, an welchem der hydraulische Motor befestigt ist. Die mit Gewinde versehenen Stangen 443 und 444 werden durch Zahnräder 472 und 473 in Rotation versetzt, die in Ausnehmungen des zylindrischen Körpers angeordnet sind.There will now be described Figures 4- which are a cross-section along the line d-d in Figure 1 of the end of the cylindrical body of the disc represents to which the hydraulic motor is attached. The threaded ones Rods 443 and 444 are rotated by gears 472 and 473 which are arranged in recesses of the cylindrical body.

Diese-Zahnräder stehen mit einem Zahnkranz 474 in Eingriff, der frei drehbar in einer Nut des zylindrischen Körpers gelagert ist und als Achse die Achse 520 des zylindrischen Körpers hat.These gears are in mesh with a ring gear 474 which is free is rotatably mounted in a groove of the cylindrical body and the axis as the axis 520 of the cylindrical body.

Das hydraulische Strömungsmittel betreibt in an sich bekannter Weise die Verschiebung dieses Zahnkranzes, wodurch die Rotation in der einen oder anderen Richtung des Systems der mit Gewinde versehenen Stangen verursacht und demzufolge die axiale Verschiebung der Rollbahnen 440 und 441 veranlaßt wird.The hydraulic fluid operates in a manner known per se the displacement of this ring gear, causing the rotation in one way or another Direction of the system of threaded rods caused and consequently the axial displacement of the roller tracks 440 and 441 is caused.

Claims

Claims device for the transmission of mechanical power with a housing, a rotatable one supported by the housing on a first axis Output shaft, several reciprocating pistons symmetrical about the first Axis are arranged in the housing, and a device for transmitting Power from the pistons to the output shaft, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h a movable disc (438) carried by the housing such that they wobble about a point (S) on the first axis (405); carry out can, a cylindrical body (439) connected to the disc and a also has an axis (520) passing through this point (S), a pair of oppositely converging cone-shaped runways (434 «434b) on the first axis (405) rotatably connected to the output shaft (435) and symmetrical are arranged to the point (S) on the first axis, and closed circular Runways (440, 441) carried by the cylindrical body (439) for Engagement with the cone-shaped roller tracks (434a, 434b) at two points of contact (P1, P2) and to and from the point (S) away on the first axis (405) can be moved by equal distances.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the disc (438) from the housing (419) with the help of a cardan system (458, 459, 460, 462, 463, 464, 465) is worn.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the disc (438) is integrally formed with the cylindrical body (439).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the closed circular raceways (440, 441) are formed on rings that are in the cylindrical Body (439) are axially movable.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the runways (434a, 434b) converging in opposite directions on the first axis (405), strictly conical are trained.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the runways (434a, 434b) are integrally formed on the output shaft (435).

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylindrical Body (439) rotatable at opposite ends with two elements (490, 492) is rotatable about the first axis (405).

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that rotatable Auxiliary devices (493, 494; 495, 496) in direct drive connection with the elements (492) stand.

9. Apparatus according to claim 1, characterized in that the focus of the disk (438) coincides with the point (S) on the first axis (405).

10. The device according to claim 1, characterized in that the piston (430) in the housing (419) carried chambers (420) and on axes parallel to the first axis (405) are movable and the piston axes on one about the first axis are arranged in a concentric circle.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Piston (430) driven by a Stirling heat cycle and in synchronized Phase relationship can be operated with the wobbling motion of the disc (438).