DE3038673A1

DE3038673A1 - Crankshaft-less IC engine - has tandem pistons rotated via cam skirts, with ports through pistons and output via shaft connecting pistons

Info

Publication number: DE3038673A1
Application number: DE19803038673
Authority: DE
Inventors: Wilfried 3176 Meinersen Schwant
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1982-05-27

Abstract

The i.c. engine transmits power from reciprocating pistons (3) without conrod and crank mechanism. It comprises a cylinder (1) with cylinder liners (2) containing two pistons which are arranged in tandem and coupled by a co-axial shaft (8) with a non-round section. The pistons are rotatable as they reciprocate by their cam-contoured skirts (12) engaging rollers (7) rotatably carried in the housing wall. Inlet to and exhaust from the combustion chambers (4) is via ports (6) in the cylinder wall and ducts (5) in the pistons. Rotation of the shaft is transmitted to a bush (9) carried in bearings (10) in the cylinder and external teeth (11) on the bush mesh with an output gear.

Description

Wilfried Schwant
Puhrenweg 16Wilfried Schwant
Puhrenweg 16

3176 Meinersen/OT Ahnsen3176 Meinersen / OT Ahnsen

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Antriebsmaschine, Insbesondere Brennkraftmaschine mit kurbelwellenfreier Kraftübertragung undDrive machine, in particular internal combustion engine with crankshaft-free power transmission and

schlitzgesteuertem Ladungswechselslot-controlled charge exchange

Die Erfindung betrifft eine Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine mit einer kurbelwellenfreien Kraftübertragung und einem durch die Arbeitskolben schlitzgesteuertem Ladungsweehsel.The invention relates to a drive machine, in particular an internal combustion engine with a crankshaft-free power transmission and a charge shift controlled by the working pistons.

Bei den herkönmLichen Hubkolbenmotoren wird die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle übertragen und In eine Drehbewegung umgesetzt. Diese Drehbewegung wird außerdem zur Betätigung der mechanischen Ventile ausgenutzt, um den Gasladungswechsel zu steuern.In conventional reciprocating engines, the reciprocating The movement of the piston is transmitted to a crankshaft via a connecting rod and converted into a rotary movement. This rotational movement will also used to operate the mechanical valves to the To control gas charge exchange.

Mit der Erfindung sollte daher eine Brennkraftmaschine mit einer kurbelwellenfreien Kraftübertragung mit einem in einem zylindrischen Gehäuse hin- und hergehenden "und drehenden Kolben geschaffen werden, der die Anzahl der Bauteile gegenüber den bekannten Hubkolbenmotoren mit mechanischer Ventilsteuerung wesentlich reduziert und darüber hinaus wesentlich weniger Platz beansprucht.The invention should therefore be an internal combustion engine with a crankshaft-free Power transmission with a in a cylindrical housing reciprocating "and rotating pistons are created, the the number of components compared to the known reciprocating piston engines mechanical valve control is significantly reduced and also takes up much less space.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwei gegenüberliegende Kolben mit einer Stange verbunden sind und die sich zugewandten Flächen der Kolben an dem Außenrand eine gleichsinnige, wellenförmige Bahn mit je zwei Wellenbergen und Wellentälern haben.This is achieved according to the invention in that two opposite Pistons are connected to a rod and the facing surfaces of the pistons on the outer edge are corrugated in the same direction Have a track with two wave crests and two wave troughs each.

Ähnlich wie bei dem US-Patent 3.388.603 und der deutschen Offenlegungsschrift 2134 584 wird mit Hilfe von Drehlagern, die im Geehäuse befestigt sind, eine Kulissenführung erreicht, die die Hubbewegung der Kolben in eine Drehbewegung umwandeln.Similar to US Patent 3,388,603 and German Offenlegungsschrift 2134 584 is achieved with the help of pivot bearings that are fixed in the housing, a link guide that the lifting movement of the Convert the piston into a rotary motion.

Jeder Punkt am Umfang der Kolben bewegt sich daher bei Bewegung der Kolben auf einer wellenförmigen Bahn. Die Länge der Kolben ist so ausgeführt, daß seitliche öffnungen inv Kolben Schlitzen im zylindrischen Gehäuse zugeordnet werden können, die bei jeder Stellung der Kolben von der Oberkante und Unterkante der Kolben abgedeckt werden können.Every point on the circumference of the piston therefore moves when the Pistons on an undulating path. The length of the piston is designed so that lateral openings in the piston have slots in the cylindrical Housing can be assigned that can be covered in any position of the piston by the upper and lower edge of the piston.

Die seitliche öffnung im Kolben ist der Beginn eines Ladungswechselkanals zum Brennraum, über die im Gehäuse entsprechend angeordneten Schlitze'wird der Ladungszustand gem. Abbildung 2 der Antriebsmaschine gesteuert.The side opening in the piston is the beginning of a gas exchange channel to the combustion chamber, via the slots appropriately arranged in the housing, the charge status according to Figure 2 of the drive machine becomes controlled.

Dorch entsprechend anders angeordnete Schlitze kann die Maschine auchDorch can also do differently arranged slots

als Kompressor arbeiten.work as a compressor.

Die nicht runde Verbindungsstange der beiden Kolben der in Abbildung 1 dargestellten Ausführung kann sich linear durch eine Führungsbuchse, die sich in der Mitte des Gehäuses befindet und drehbar zum Gehäuse gelagert ist^ bewegen, aber überträgt die Drehbewegung auf die FUhrungsbuchse. The non-round connecting rod of the two pistons in Figure 1 The embodiment shown can be linearly through a guide bushing, which is located in the middle of the housing and rotatable to the housing is stored ^ move, but transmits the rotary motion to the guide bushing.

Die Führungsbuchse ihrerseits ist mit einem Zahnrand versehen, von dem das Antriebsdrehmoment abgegeben wird.The guide bush in turn is provided with a toothed edge of which the drive torque is output.

Die sich hin- und herbewegenden Kolben mit einer festen Verbindungsstange verursachen durch ihre Masse Schwingungen der gesamten Antriebseinheit. Durch die Verbindung von zwei Einheiten, die gegenläufig arbeiten, können diese Schwingungen stark reduziert werden.The reciprocating pistons with a fixed connecting rod cause vibrations of the entire drive unit due to their mass. By connecting two units that run in opposite directions work, these vibrations can be greatly reduced.

Bei einer Ausführung, wie dargestellt In Figur 1 mit nur.einem Doppelkolben, wird gemäß der Erfindung die feste Verbindungsstange durch eine ineinander verschiebbare Verbindungsstange ersetzt. Bei dieserIn an embodiment as shown in Figure 1 with only one double piston, According to the invention, the fixed connecting rod is replaced by a connecting rod which can be slid into one another. At this

Ausführung können nur Drehbewegungen von einem Kolben zum anderen und zur Führungsbuchse übertragen werden. Weiterhin befinden sich die Kolben durch entsprechende Verdrehung der wellenförmigen Führungsbahn gleichzeitig im oberen oder unteren Ibtpunkti so daß über das Gehäuse ein Ausgleich der durch die schwingenden Massen entstehenden Kräfte erzielt wird. Freie Schwingungen treten daher nicht mehr auf. Diese Anordnung ist in Figur 2 dargestellt.Execution can only rotate from one piston to the other and transferred to the guide bush. The pistons are also located by corresponding rotation of the wave-shaped guideway at the same time in the upper or lower Ibtpunkti so that over the housing a balance of the forces generated by the oscillating masses is achieved. Free vibrations therefore no longer occur. These The arrangement is shown in FIG.

Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below. In the drawings show:

Figur 1: Einen Längsschnitt durch eine Antriebsmaschine gemäß der Erfindung mit einer festen Verbindungsstange.Figure 1: A longitudinal section through a prime mover according to the invention with a fixed connecting rod.

Figur 2: Einen Längsschnitt durch eine Antriebsmaschine gemäß der Erfindung mit einer ineinander verschiebbaren Verbindungsstange. . FIG. 2: A longitudinal section through a drive machine according to the invention with a connecting rod that can be displaced one inside the other. .

Figur 3: Die Zuordnung der Steuerschlitze im Gehäuse zum Ladungskanal im Kolben zur Erreichung der Viertakt-Wirkungsweise gemäß der Erfindung.Figure 3: The assignment of the control slots in the housing to the charge channel in the piston to achieve the four-stroke mode of operation according to Invention.

Die in Figur 1 dargestellte Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsmaschine weist ein zylindrisches Gehäuses (1) auf. Das zylindrische Gehäuse (1) ist mit zwei Zylinderlaufbüchsen (2) versehen, in welchen die Doppelkolben (3) mit hin-, her- und drehbeweglich gelagert ist. Die Beschickung der Arbeltsräume (4) mit Luft-/Gasgemisch erfolgt im Gegensatz zu den herkömmlichen Viertaktmotoren nicht mit mechanischen Ventilen, sondern über einen Strömungskanal (5) Im Kolben, der während der Dreh-Hubbewegung an entsprechend angeordneten Schlitzen (6) im Gehäuse (1) vorbei bewegt wird.The embodiment of the drive machine according to the invention shown in FIG has a cylindrical housing (1). The cylindrical housing (1) is provided with two cylinder liners (2) in which the double piston (3) is mounted so that it can move to, fro and rotatably. The loading of the work rooms (4) with air / gas mixture takes place in the In contrast to the conventional four-stroke engines, not with mechanical Valves, but via a flow channel (5) in the piston, which during the rotary-stroke movement on appropriately arranged slots (6) in the housing (1) is moved past.

Die beiden Kolben (3) können mit einer nicht runden Verbindungsstange fest oder ineinander verschiebbar verbunden sein, so daß sie einen gleichen Drehbewegungsäblauf haben.The two pistons (3) can be fitted with a non-round connecting rod be firmly connected or slidable within each other, so that they have the same Drehbewegungungsäblauf.

Wenn sich ein Kolben (3) Im oberen Ibtpunkt befindet und Im Verbrennungsraum (4) das komprimierte Luft-/Gasgemisch in herkömmlicher Weise gezündet wird, treibt das expandierende Gas den Kolben in Richtung des Gegenkolbens. Dabei wird durch die wellenförmige Ausführung des Kolbenrandes über die fest mit dem Gehäuse (1) verbundenen Rollen (7) eine Drehbewegung eingeleitet. Durch das Schwungmoment der drehenden Massen werden danach die Verbrennungsräume entleert und' mif neuem Gasgemisch gefüllt. Der Vorgang ist der Figur 3 zu entnehmen.When a piston (3) is in the upper Ibt point and in the combustion chamber (4) the compressed air / gas mixture in a conventional manner is ignited, the expanding gas drives the piston in the direction of the Opposed piston. This is due to the wave-shaped design of the piston edge via the rollers (7) firmly connected to the housing (1) Rotational movement initiated. Due to the moment of inertia of the rotating masses, the combustion chambers are then emptied and a new gas mixture is added filled. The process can be seen in FIG.

Die nicht runde feste Verbindungsstange (8) oder die ineinander verschiebbare Verbindungsstange, die die beiden Kolben verbindet, läuft durch eine Buchse (9) und kann aufgrund dieser Form sich zwar längs ohne Behinderung bewegen, überträgt aber die Drehbewegung der Kolben auf die Buchse. Diese Buchse 1st im Gehäuse (1) mit Hilfe von lagern (10) drehbar gelagert. Die Buchse (9) ist mit einem Zahnkranz (11) versehen^ von dem die nutzbare Arbeit der Antriebsmaschine abgenommen werden kann.The non-round fixed connecting rod (8) or the one that can slide into one another The connecting rod, which connects the two pistons, runs through a bushing (9) and, due to this shape, can extend lengthways move without hindrance, but transmits the rotary motion of the pistons on the socket. This socket is in the housing (1) with the help of bearings (10) rotatably mounted. The socket (9) is fitted with a toothed ring (11) provided ^ from which the usable work of the prime mover is removed can be.

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Claims

1.) Drive machine, in particular internal combustion engine with a crankshaft-free one Power transmission with a cylindrical housing (1), two cylinder barrels inserted into the cylindrical housing bushings (2) and two reciprocating in the cylinder liners Piston (3), characterized in that the pistons, which have a charge exchange channel (5), pass through which are arranged in the housing Slots (6) control gas exchange; with a non-circular connecting rod (8 u. 8a) are connected in a Guide (9) runs with a gear that is mounted in the housing; so that only a rotary movement can be transmitted, which is thereby generated is that under thrust load perpendicularly in the piston, the wave-shaped piston edges mounted on two or more rotatable in the housing Expire storage.

2. Drive machine according to claim 1, characterized in that the Wave-shaped running surfaces (12) on the edge of the piston made of a separate material that is fixed to the seal and form-fit with the piston are connected).

3. Drive machine according to claim 1, characterized in that a undulating groove (14) is in the piston skirt.

4. Drive machine according to claim 1, characterized in that the Pistons are connected to a non-round solid connecting rod (8).

5 · Drive machine according to claim 1, characterized in that the Pistons are connected to one another with a non-round interlocking connecting rod (8a).

.6. Drive machine according to Claim 1, characterized in that the Charge exchange channel (5) is designed spherical.

7. Drive machine according to claim 1 characterized in that for several change channels (5) are available for the gas exchange corresponding slots are assigned in the housing.

8. Drive machine according to claim 1, characterized in that for suction and ejection Each one or more separate charge exchange channels are present, corresponding to those in the housing Slots are assigned.

9. Drive machine according to claim 1, characterized in that the or the gas exchange channels (5) to the housing (1) are slit-shaped and round during the undulating rotary movement walk past openings in the housing.

10, drive machine according to claim 1, characterized in that the or the gas exchange channels are arranged so that the mass distribution of the pistons about the central axis (13) is rotationally symmetrical is.

11. Drive machine according to claim 1, characterized in that a piston works as a drive machine and the other piston as
Compressor works.

12. Claim according to 1, characterized in that the machine works as a compressor.

13. Drive machine according to 1, characterized in that the Qasaus- and entry slots (6) in the housing (1) are covered by the piston side surfaces only in the required area of the gas exchange duct (5) during the stroke movement of the piston, but they are covered during the rest of the movement sequence.