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EP3904637A1 - Engine with slider-crank mechanism - Google Patents

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Publication number
EP3904637A1
EP3904637A1 EP20836684.9A EP20836684A EP3904637A1 EP 3904637 A1 EP3904637 A1 EP 3904637A1 EP 20836684 A EP20836684 A EP 20836684A EP 3904637 A1 EP3904637 A1 EP 3904637A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slider
clamping unit
pistons
crank
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20836684.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3904637A4 (en
Inventor
Taras Jurevich Galetskij
Anton Anatolevich Galetskij
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3904637A1 publication Critical patent/EP3904637A1/en
Publication of EP3904637A4 publication Critical patent/EP3904637A4/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/08—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
    • F01B9/023—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft of Bourke-type or Scotch yoke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F02B75/246—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type with only one crankshaft of the "pancake" type, e.g. pairs of connecting rods attached to common crankshaft bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1808—Number of cylinders two

Definitions

  • the invention relates to piston machines, in particular engines without connecting rods and with a slider crank drive for converting the reciprocating motion of the pistons into the rotary motion of the working shaft.
  • the invention can be used both in engines such.
  • the engine contains a housing in which there is a shaft with a crank and at least two cylinders with pistons on rods. The ends of the rods run from the pistons through guide sleeves in the housing and are connected to one another by a clamping unit.
  • the clamping unit consists of a body in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guide surfaces for a slider.
  • the slider is arranged between the guide surfaces. It is mounted freely movable between the guide surfaces and rotates on the crank of the shaft.
  • the slider is made of two halves connected to one another. These parts have oil grooves on [ U.S. Patent No. 4013048 , IPC F01B1 / 08, F01B9 / 02, F02B75 / 24, published March 22, 1977]. This engine was selected as the prototype.
  • the known motor has a construction that is simple to implement. This structure makes it possible to convert the reciprocating motion of the pistons on the rods into a rotary motion of the shaft.
  • the piston force is transmitted to the body of the frame of the clamping unit and to the crank of the shaft.
  • the transmission of the piston force to the body of the frame is done with the rods.
  • the piston force is transmitted to the crank of the shaft via the slide in the guides of the frame.
  • the side force perpendicular to the shaft axis is exerted by the slider on the crank of the shaft in the body of the frame of the clamping unit.
  • the side force perpendicular to the shaft axis is absorbed by the sleeves of the rods in the motor housing and by the cylinders on the side surfaces of the pistons in the high-temperature zone with little lubricant. This leads to wear on the cylinders due to the side surfaces of the pistons and on the sleeves due to the lateral action of the rods. This can result in a loss of compression in the engine and thus engine damage.
  • the lubrication grooves on the slider go beyond the sliding plane in the body of the frame of the clamping unit, which causes a loss of oil pressure in the engine lubrication.
  • the invention is based on the object of improving the engine with a slider crank drive by modifying the structural design of the parts of the clamping unit so that high-quality, wear-free operation of the pistons in the cylinders and the rods in the sleeves of the engine and the slider the clamping unit is guaranteed.
  • the specific and the liter output are to be increased, and the internal mechanical losses of the engine are to be reduced.
  • the object is achieved in that, according to the invention, the guide sleeves are arranged in the cylinder heads in an engine with a slider crank drive are.
  • the engine according to the invention with a slider crank drive has a housing.
  • a shaft with a crank is arranged within the housing.
  • at least two cylinders with pistons on rods are installed in the motor housing. The ends of the rods run from the pistons through guide sleeves and are connected to one another by a clamping unit.
  • the clamping unit consists of a body in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guiding sliding surfaces for the sliding piece.
  • the sliding piece is located between the inner leading sliding surfaces. It is freely movable between the leading sliding surfaces and rotatably mounted on the crank of the shaft.
  • the slider is made of two halves connected to one another. These parts have oil grooves.
  • the body of the frame of the clamping unit is mounted with its side surfaces between the guide surfaces of the motor housing.
  • the body of the frame can move freely along the axis of the cylinder with the double-acting piston.
  • the side surfaces have oil grooves.
  • the lubrication grooves on the slider do not go beyond the plane of the inner guiding sliding surface in the frame of the clamping unit.
  • the shaft can have one or more than one crank.
  • the engine is designed for two-stroke or four-stroke operation.
  • the cylinders with the double-acting pistons are mounted individually or in tandem on the front ends of the housing.
  • the piston force is transmitted with the rods to the body of the frame of the clamping unit.
  • the frame moves with its side surfaces between the guide surfaces of the motor housing.
  • the guide surfaces of the motor housing take on the lateral action on the body of the frame of the clamping unit from the slide on the crank of the shaft. All the forces involved in converting the reciprocating motion of the pistons in the cylinders into a rotary motion of the shaft and the rotary motion of the shaft into a reciprocating motion of the pistons on the rods in the crank mechanism, which are caused by the slide in the inner guides of the frame, are through the side surfaces of the body of the frame of the clamping unit onto the guide surfaces of the motor housing transfer.
  • the rod and the piston are not exposed to any lateral loads that could act perpendicular to the shaft axis and that would be caused by the slider-crank drive for converting movement. This reduces wear on the connecting surfaces of the rods with the guide sleeves in the cylinder heads and the pistons in the cylinders.
  • the guide sleeves of the rods in the cylinder heads serve to seal off the gas exchange processes.
  • the guide sleeves are designed in such a way that they allow the rods with the pistons to be centered in the cylinders of the engine.
  • the lubrication grooves on the slide ensure stable oil pressure without loss of engine lubrication and reliable engine operation.
  • the lubrication grooves do not extend beyond the plane of the inner guiding sliding surface in the frame of the clamping unit.
  • the claimed engine with a slider crank drive contains a housing 1. Inside the housing 1, a shaft 2 with a crank 3 and at least two cylinders 4, 5 with pistons 6 on rods 7 are installed. The ends of the rods 7 run from the pistons 6 through the guide sleeves 8 in the cylinder heads 9 ( Fig. 1 ) and 10 ( Fig. 2 ) the cylinders 4, 5. The ends of the rods 7 are connected to one another by a clamping unit.
  • the clamping unit consists of a body 11 in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guide surfaces 12 for the slider 13. The slider 13 is located between the guide surfaces 12. It is freely movable between the guide surfaces 12 and rotatable on the crank 3 of the shaft 2 assembled.
  • the slider 13 is made up of two halves connected to one another with lubrication grooves 14.
  • the lubricating grooves 14 are used to lubricate the outer sliding plane 15.
  • the body 11 of the frame of the clamping unit is arranged with its side surfaces 16 between the guide surfaces 18 in the motor housing 1 so that it can move freely along the axis of the cylinders 4, 5 with double-acting pistons 6.
  • the side surfaces 16 are provided with lubrication grooves 17.
  • the lubrication grooves 14 on the slider 13 do not extend beyond the outer sliding plane 15 in the frame of the clamping unit.
  • the double-acting cylinders 4 can be fitted with one cylinder each ( Fig. 1 ) at the respective front end, or the cylinders 4, 5 in a tandem arrangement ( Fig. 2 ) to be assembled. In this case arise in the two Cylinders of the four-stroke engine between the cylinder heads and the double-acting pistons four spaces for the simultaneous execution of four work strokes.
  • the energy of the gas pressure is used to suck in a fresh charge in space A2 and to displace the exhaust gases from space A3.
  • the compression of the fresh charge in space A4 contributes to the fact that the sluggish back and forth movement of the mass of the pistons 6 and the rods 7 with the frame 11 of the clamping unit comes to a standstill without the rotational energy of the shaft 2 being used.
  • the remaining energy of the gas pressure is used to convert the reciprocating movement of the frame 11 with the aid of the slide 13 on the crank 3 into the rotary movement of the shaft 2 of the motor.
  • the energy of the gas pressure is generated by the piston 6 via the rod 7 to the frame 11.
  • the rotational inertia of the shaft 2 experiences minimal alternating loads and does not take part in the intake of a fresh charge, the expulsion of the exhaust gases and the interruption of the sluggish reciprocating movement of the pistons 6 and the rods 7 with the frame 11.
  • the lateral force perpendicular to the axis of the shaft 2 is exerted by the slide 13 on the crank 3 of the shaft 2 in the body 11 of the frame of the clamping unit.
  • the side force perpendicular to the shaft axis is absorbed by the sleeves 8 of the rods 7 in the motor housing 1 and by the cylinders 4 from the side surfaces of the pistons 6 in the high-temperature zone with little lubricant.
  • the lateral force perpendicular to the axis of the shaft 2, which is exerted by the slider 13 on the crank 3 of the shaft 2 in the body 11 of the frame of the clamping unit, is transferred from the side surfaces 16 of the body 11 of the frame of the clamping unit in the guide surfaces 18 of the motor housing 1 was added at a low temperature and a required amount of lubrication. This leads to a rapid reduction in mechanical losses and thus to a reduction in the consumption of fuel that is necessary for a required engine output, as well as to an increased service life of the engine. At the same time, an output of more than 150 horsepower can be achieved with a displacement of one liter.

Landscapes

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Abstract

Der erfindungsgemäße Motor mit einem Schubkurbeltrieb enthält ein Gehäuse. Innerhalb des Gehäuses ist eine Welle mit einer Kurbel angeordnet. Außerdem sind im Motorgehäuse mindestens zwei Zylinder mit Kolben eingebaut. Die Kolben sind auf Stangen montiert. Die Enden der Stangen verlaufen von den Kolben durch Führungshülsen der Zylinder. Die Enden der Stangen sind miteinander anhand einer Klemmeinheit verbunden. Der Körper der Klemmeinheit ist in Form eines Rahmens mit rechteckigem Querschnitt und inneren Führungsflächen für ein Gleitstück ausgeführt. Das Gleitstück ist frei beweglich zwischen den Führungsflächen und drehbar auf der Kurbel der Welle montiert. Das Gleitstück ist dabei aus zwei miteinander verbundenen Hälften mit Schmiernuten zum Schmieren der äußeren Gleitebene ausgeführt. Der Körper der Klemmeinheit ist mit seinen Seitenflächen im Motorgehäuse frei beweglich entlang der Achse der Zylinder mit den Kolben angeordnet. Die Schmiernuten am Gleitstück reichen nicht über die äußere Gleitebene im Rahmen der Klemmeinheit hinaus.The engine according to the invention with a slider crank drive contains a housing. A shaft with a crank is arranged within the housing. In addition, at least two cylinders with pistons are installed in the motor housing. The pistons are mounted on rods. The ends of the rods extend from the pistons through guide sleeves on the cylinders. The ends of the rods are connected to one another by means of a clamping unit. The body of the clamping unit is designed in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guide surfaces for a slider. The slide is freely movable between the guide surfaces and rotatably mounted on the crank of the shaft. The sliding piece consists of two halves connected to one another with lubrication grooves for lubricating the outer sliding plane. The body of the clamping unit is arranged with its side surfaces in the motor housing so that it can move freely along the axis of the cylinder with the piston. The lubrication grooves on the slider do not extend beyond the outer sliding plane in the frame of the clamping unit.

Description

Die Erfindung betrifft Kolbenmaschinen, insbesondere Motoren ohne Pleuel und mit einem Schubkurbeltrieb zur Umwandlung der Hin- und Herbewegung der Kolben in die Drehbewegung der Arbeitswelle. Die Erfindung kann sowohl in Motoren, wie z. B. Motoren mit innerer und äußerer Verbrennung, Dampfmotoren, Gasexpansionsmotoren u. a. m. als auch in Pumpen eingesetzt werden.The invention relates to piston machines, in particular engines without connecting rods and with a slider crank drive for converting the reciprocating motion of the pistons into the rotary motion of the working shaft. The invention can be used both in engines such. B. Internal and external combustion engines, steam engines, gas expansion engines and others. m. as well as in pumps.

Bekannt ist ein Motor mit einem Schubkurbeltrieb. Der Motor enthält ein Gehäuse, in dem sich eine Welle mit einer Kurbel und mindestens zwei Zylinder mit Kolben auf Stangen befinden. Die Enden der Stangen verlaufen von den Kolben durch Führungshülsen im Gehäuse und sind durch eine Klemmeinheit miteinander verbunden. Die Klemmeinheit besteht aus einem Körper in Form eines Rahmens mit rechteckigem Querschnitt und inneren Führungsflächen für ein Gleitstück. Das Gleitstück ist zwischen den Führungsflächen angeordnet. Es ist frei beweglich zwischen den Führungsflächen montiert und dreht sich auf der Kurbel der Welle. Das Gleitstück ist aus zwei miteinander verbundenen Hälften ausgeführt. Diese Teile weisen Schmiernuten auf [ US-Patent Nr. 4013048 , IPC F01B1/08, F01B9/02, F02B75/24, veröffentl. 22.03.1977]. Dieser Motor wurde zum Prototyp ausgewählt.An engine with a slider crank drive is known. The engine contains a housing in which there is a shaft with a crank and at least two cylinders with pistons on rods. The ends of the rods run from the pistons through guide sleeves in the housing and are connected to one another by a clamping unit. The clamping unit consists of a body in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guide surfaces for a slider. The slider is arranged between the guide surfaces. It is mounted freely movable between the guide surfaces and rotates on the crank of the shaft. The slider is made of two halves connected to one another. These parts have oil grooves on [ U.S. Patent No. 4013048 , IPC F01B1 / 08, F01B9 / 02, F02B75 / 24, published March 22, 1977]. This engine was selected as the prototype.

Der bekannte Motor weist einen einfach auszuführenden Aufbau auf. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Hin- und Herbewegung der Kolben auf den Stangen in eine Drehbewegung der Welle umzuwandeln. Bei dem bekannten Motor wird die Kolbenkraft auf den Körper des Rahmens der Klemmeinheit und auf die Kurbel der Welle übertragen. Die Übertragung der Kolbenkraft auf den Körper des Rahmens erfolgt mit den Stangen. Die Übertragung der Kolbenkraft auf die Kurbel der Welle erfolgt über das Gleitstück in den Führungen des Rahmens. Dabei wird die zu der Wellenachse senkrechte Seitenkraft durch das Gleitstück auf der Kurbel der Welle im Körper des Rahmens der Klemmeinheit ausgeübt. Die zu der Wellenachse senkrechte Seitenkraft wird durch die Hülsen der Stangen im Motorgehäuse sowie durch die Zylinder von den Seitenflächen der Kolben in der Hochtemperaturzone mit wenig Schmiermittel aufgenommen. Dies führt zum Verschleiß an den Zylindern durch die Seitenflächen der Kolben und an den Hülsen durch die seitliche Einwirkung der Stangen. Dadurch kann ein Kompressionsverlust im Motor und damit ein Motorschaden entstehen.The known motor has a construction that is simple to implement. This structure makes it possible to convert the reciprocating motion of the pistons on the rods into a rotary motion of the shaft. In the known motor, the piston force is transmitted to the body of the frame of the clamping unit and to the crank of the shaft. The transmission of the piston force to the body of the frame is done with the rods. The piston force is transmitted to the crank of the shaft via the slide in the guides of the frame. The side force perpendicular to the shaft axis is exerted by the slider on the crank of the shaft in the body of the frame of the clamping unit. The side force perpendicular to the shaft axis is absorbed by the sleeves of the rods in the motor housing and by the cylinders on the side surfaces of the pistons in the high-temperature zone with little lubricant. This leads to wear on the cylinders due to the side surfaces of the pistons and on the sleeves due to the lateral action of the rods. This can result in a loss of compression in the engine and thus engine damage.

Die Schmiernuten am Gleitstück gehen über die Gleitebene im Körper des Rahmens der Klemmeinheit hinaus, was einen Öldruckverlust in der Motorschmierung verursacht.The lubrication grooves on the slider go beyond the sliding plane in the body of the frame of the clamping unit, which causes a loss of oil pressure in the engine lubrication.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Motor mit einem Schubkurbeltrieb zu verbessern, indem die bauliche Ausbildung der Teile der Klemmeinheit so verändert wird, dass ein qualitativ hochwertiger, verschleißfreier Betrieb der Kolben in den Zylindern und der Stangen in den Hülsen des Motors sowie des Gleitstücks der Klemmeinheit gewährleistet wird. Gleichzeitig sollen die spezifische sowie die Literleistung erhöht werden, und die inneren mechanischen Verluste des Motors sollen verringert werden.The invention is based on the object of improving the engine with a slider crank drive by modifying the structural design of the parts of the clamping unit so that high-quality, wear-free operation of the pistons in the cylinders and the rods in the sleeves of the engine and the slider the clamping unit is guaranteed. At the same time, the specific and the liter output are to be increased, and the internal mechanical losses of the engine are to be reduced.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass gemäß der Erfindung in einem Motor mit einem Schubkurbeltrieb die Führungshülsen in den Zylinderköpfen angeordnet sind. Der erfindungsgemäße Motor mit einem Schubkurbeltrieb weist ein Gehäuse auf. Innerhalb des Gehäuses ist eine Welle mit einer Kurbel angeordnet. Außerdem sind im Motorgehäuse mindestens zwei Zylinder mit Kolben auf Stangen eingebaut. Die Enden der Stangen verlaufen von den Kolben durch Führungshülsen und sind durch eine Klemmeinheit miteinander verbunden. Die Klemmeinheit besteht dabei aus einem Körper in Form eines Rahmens mit rechteckigem Querschnitt und inneren führenden Gleitflächen für das Gleitstück. Das Gleitstück befindet sich zwischen den inneren führenden Gleitflächen. Es ist frei beweglich zwischen den führenden Gleitflächen und drehbar auf der Kurbel der Welle montiert. Das Gleitstück ist dabei aus zwei miteinander verbundenen Hälften ausgeführt. Diese Teile weisen Schmiernuten auf. Gemäß der Erfindung ist der Körper des Rahmens der Klemmeinheit mit seinen Seitenflächen zwischen den Führungsflächen des Motorgehäuses montiert. Der Körper des Rahmens kann sich dabei entlang der Achse der Zylinder mit den doppeltwirkenden Kolben frei bewegen. Die Seitenflächen weisen Schmiernuten auf. Die Schmiernuten am Gleitstück gehen über die Ebene der inneren führenden Gleitfläche im Rahmen der Klemmeinheit nicht hinaus. Die Welle kann dabei eine oder mehr als eine Kurbel aufweisen. Der Motor ist für den Zweitakt- oder Viertaktbetrieb ausgelegt. Die Zylinder mit den doppeltwirkenden Kolben sind einzeln oder im Tandem an den Stirnenden des Gehäuses montiert.The object is achieved in that, according to the invention, the guide sleeves are arranged in the cylinder heads in an engine with a slider crank drive are. The engine according to the invention with a slider crank drive has a housing. A shaft with a crank is arranged within the housing. In addition, at least two cylinders with pistons on rods are installed in the motor housing. The ends of the rods run from the pistons through guide sleeves and are connected to one another by a clamping unit. The clamping unit consists of a body in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guiding sliding surfaces for the sliding piece. The sliding piece is located between the inner leading sliding surfaces. It is freely movable between the leading sliding surfaces and rotatably mounted on the crank of the shaft. The slider is made of two halves connected to one another. These parts have oil grooves. According to the invention, the body of the frame of the clamping unit is mounted with its side surfaces between the guide surfaces of the motor housing. The body of the frame can move freely along the axis of the cylinder with the double-acting piston. The side surfaces have oil grooves. The lubrication grooves on the slider do not go beyond the plane of the inner guiding sliding surface in the frame of the clamping unit. The shaft can have one or more than one crank. The engine is designed for two-stroke or four-stroke operation. The cylinders with the double-acting pistons are mounted individually or in tandem on the front ends of the housing.

In der beanspruchten Erfindung wird die Kolbenkraft mit den Stangen auf den Körper des Rahmens der Klemmeinheit übertragen. Der Rahmen bewegt sich mit seinen Seitenflächen zwischen den Führungsflächen des Motorgehäuses. Die Führungsflächen des Motorgehäuses nehmen die seitliche Einwirkung auf den Körper des Rahmens der Klemmeinheit vom Gleitstück an der Kurbel der Welle auf. Alle Kräfte der Umwandlung der Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern in eine Drehbewegung der Welle sowie der Drehbewegung der Welle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben auf den Stangen im Schubkurbeltrieb, welche vom Gleitstück in den inneren Führungen des Rahmens bedingt sind, werden durch die Seitenflächen des Körpers des Rahmens der Klemmeinheit auf die Führungsflächen des Motorgehäuses übertragen. Die Stange und der Kolben sind keinen seitlichen Belastungen ausgesetzt, die senkrecht zur Wellenachse wirken könnten und die durch den Schubkurbeltrieb zur Bewegungsumwandlung verursacht wären. Dadurch wird der Verschleiß der Verbindungsflächen der Stangen mit den Führungshülsen in den Zylinderköpfen sowie der Kolben in den Zylindern vermindert. Die Führungshülsen der Stangen in den Zylinderköpfen dienen der Abdichtung der Gaswechselprozesse. Außerdem sind die Führungshülsen so konstruiert, dass sie es ermöglichen, die Stangen mit den Kolben in den Zylindern des Motors mittig zu positionieren.In the invention as claimed, the piston force is transmitted with the rods to the body of the frame of the clamping unit. The frame moves with its side surfaces between the guide surfaces of the motor housing. The guide surfaces of the motor housing take on the lateral action on the body of the frame of the clamping unit from the slide on the crank of the shaft. All the forces involved in converting the reciprocating motion of the pistons in the cylinders into a rotary motion of the shaft and the rotary motion of the shaft into a reciprocating motion of the pistons on the rods in the crank mechanism, which are caused by the slide in the inner guides of the frame, are through the side surfaces of the body of the frame of the clamping unit onto the guide surfaces of the motor housing transfer. The rod and the piston are not exposed to any lateral loads that could act perpendicular to the shaft axis and that would be caused by the slider-crank drive for converting movement. This reduces wear on the connecting surfaces of the rods with the guide sleeves in the cylinder heads and the pistons in the cylinders. The guide sleeves of the rods in the cylinder heads serve to seal off the gas exchange processes. In addition, the guide sleeves are designed in such a way that they allow the rods with the pistons to be centered in the cylinders of the engine.

Die Verwendung der doppeltwirkenden Kolben anstelle von einfachwirkenden Kolben in den Zylindern des Motors erhöht die Literleistung bei gleichen Abmessungen. Darüber hinaus ermöglicht dies die Anwendung des Viertakt-Motorbetriebs. Aufgrund der fehlenden seitlichen Belastungen, welche die Kolben auf die Oberfläche in den Zylindern ausüben, wird die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses durch die Aufladung des Kraftstoffgemisches bei Benzinmotoren oder durch die Luftaufladung bei Dieselmotoren ermöglicht. Dies bewirkt eine erhöhte spezifische Leistung, ohne dass die Lebensdauer des Motors reduziert wird.The use of double-acting pistons instead of single-acting pistons in the cylinders of the engine increases the liter capacity with the same dimensions. In addition, this enables the use of four-stroke engine operation. Due to the lack of lateral loads that the pistons exert on the surface in the cylinders, it is possible to increase the compression ratio by charging the fuel mixture in gasoline engines or by air charging in diesel engines. This causes an increased specific power without reducing the service life of the engine.

Die Schmiernuten am Gleitstück sorgen für einen stabilen Öldruck ohne Verluste in der Motorschmierung und für einen zuverlässigen Motorbetrieb. Die Schmiernuten reichen dabei nicht über die Ebene der inneren führenden Gleitfläche im Rahmen der Klemmeinheit hinaus.The lubrication grooves on the slide ensure stable oil pressure without loss of engine lubrication and reliable engine operation. The lubrication grooves do not extend beyond the plane of the inner guiding sliding surface in the frame of the clamping unit.

Das Wesen der beanspruchten Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung des Motors mit den Zylindern, wobei die Zylinder je ein Stück an den jeweiligen Stirnenden des Gehäuses montiert sind,
Fig. 2
eine schematische Darstellung des Motors mit den Zylindern, wobei die Zylinder an den Stirnenden des Gehäuses in einer Tandem-Anordnung eingebaut sind,
Fig. 3
eine isometrische schematische Darstellung des Rahmens der Klemmeinheit und
Fig. 4
eine isometrische schematische Darstellung des Gleitstücks.
The essence of the claimed invention is explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of the engine with the cylinders, the cylinders each being mounted one piece on the respective front ends of the housing,
Fig. 2
a schematic representation of the engine with the cylinders, the cylinders being installed at the front ends of the housing in a tandem arrangement,
Fig. 3
an isometric schematic representation of the frame of the clamping unit and
Fig. 4
an isometric schematic representation of the slider.

Der beanspruchte Motor mit einem Schubkurbeltrieb enthält ein Gehäuse 1. Innerhalb des Gehäuses 1 sind eine Welle 2 mit einer Kurbel 3 und mindestens zwei Zylinder 4, 5 mit Kolben 6 auf Stangen 7 eingebaut. Die Enden der Stangen 7 verlaufen von den Kolben 6 durch die Führungshülsen 8 in den Zylinderköpfen 9 (Fig. 1) und 10 (Fig. 2) der Zylinder 4, 5. Die Enden der Stangen 7 sind durch eine Klemmeinheit miteinander verbunden. Die Klemmeinheit besteht aus einem Körper 11 in Form eines Rahmens mit rechteckigem Querschnitt und inneren Führungsflächen 12 für das Gleitstück 13. Das Gleitstück 13 befindet sich zwischen den Führungsflächen 12. Es ist frei beweglich zwischen den Führungsflächen 12 und drehbar auf der Kurbel 3 der Welle 2 montiert. Das Gleitstück 13 ist aus zwei miteinander verbundenen Hälften mit Schmiernuten 14 ausgeführt. Die Schmiernuten 14 dienen zum Schmieren der äußeren Gleitebene 15. Der Körper 11 des Rahmens der Klemmeinheit ist mit seinen Seitenflächen 16 zwischen den Führungsflächen 18 im Motorgehäuse 1 frei beweglich entlang der Achse der Zylinder 4, 5 mit doppeltwirkenden Kolben 6 angeordnet. Die Seitenflächen 16 sind mit Schmiernuten 17 versehen. Die Schmiernuten 14 am Gleitstück 13 reichen nicht über die äußere Gleitebene 15 im Rahmen der Klemmeinheit hinaus.The claimed engine with a slider crank drive contains a housing 1. Inside the housing 1, a shaft 2 with a crank 3 and at least two cylinders 4, 5 with pistons 6 on rods 7 are installed. The ends of the rods 7 run from the pistons 6 through the guide sleeves 8 in the cylinder heads 9 ( Fig. 1 ) and 10 ( Fig. 2 ) the cylinders 4, 5. The ends of the rods 7 are connected to one another by a clamping unit. The clamping unit consists of a body 11 in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guide surfaces 12 for the slider 13. The slider 13 is located between the guide surfaces 12. It is freely movable between the guide surfaces 12 and rotatable on the crank 3 of the shaft 2 assembled. The slider 13 is made up of two halves connected to one another with lubrication grooves 14. The lubricating grooves 14 are used to lubricate the outer sliding plane 15. The body 11 of the frame of the clamping unit is arranged with its side surfaces 16 between the guide surfaces 18 in the motor housing 1 so that it can move freely along the axis of the cylinders 4, 5 with double-acting pistons 6. The side surfaces 16 are provided with lubrication grooves 17. The lubrication grooves 14 on the slider 13 do not extend beyond the outer sliding plane 15 in the frame of the clamping unit.

Konstruktiv können die doppeltwirkenden Zylinder 4 an den Stirnenden des Gehäuses, je ein Zylinder (Fig. 1) am jeweiligen Stirnende, oder die Zylinder 4, 5 in einer Tandem-Anordnung (Fig. 2) montiert werden. In diesem Fall ergeben sich in den beiden Zylindern des Viertaktmotors zwischen den Zylinderköpfen und den doppeltwirkenden Kolben vier Räume zur gleichzeitigen Ausführung von vier Arbeitstakten.In terms of construction, the double-acting cylinders 4 can be fitted with one cylinder each ( Fig. 1 ) at the respective front end, or the cylinders 4, 5 in a tandem arrangement ( Fig. 2 ) to be assembled. In this case arise in the two Cylinders of the four-stroke engine between the cylinder heads and the double-acting pistons four spaces for the simultaneous execution of four work strokes.

Für die Ausführung gemäß Fig. 1:

  • A1 und A4 sind die Räume zwischen dem äußeren Zylinderkopf 19 des Zylinders 4 und dem Kolben 6;
  • A2 und A3 sind die Räume zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinderkopf 9.
For the execution according to Fig. 1 :
  • A1 and A4 are the spaces between the outer cylinder head 19 of the cylinder 4 and the piston 6;
  • A2 and A3 are the spaces between the piston 6 and the cylinder head 9.

Für die Ausführung gemäß Fig. 2:

  • A1 ist der Raum zwischen dem äußeren Zylinderkopf 19 des Zylinders 4 und dem Kolben 6;
  • A2 ist der Raum zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinderkopf 10 des Zylinders 5;
  • A3 ist der Raum zwischen dem Zylinderkopf 10 des Zylinders 4 und dem Kolben 6;
  • A4 ist der Raum zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinderkopf 9 des Zylinders 5.
For the execution according to Fig. 2 :
  • A1 is the space between the outer cylinder head 19 of the cylinder 4 and the piston 6;
  • A2 is the space between the piston 6 and the cylinder head 10 of the cylinder 5;
  • A3 is the space between the cylinder head 10 of the cylinder 4 and the piston 6;
  • A4 is the space between the piston 6 and the cylinder head 9 of the cylinder 5.

Bei der Verbrennung des Kraftstoffgemisches im Raum A1 wird die Energie des Gasdrucks dazu genutzt, eine Frischladung im Raum A2 anzusaugen und die Abgase aus dem Raum A3 zu verdrängen. Die Verdichtung der Frischladung im Raum A4 trägt dazu bei, dass die träge Hin- und Herbewegung der Masse der Kolben 6 und der Stangen 7 mit dem Rahmen 11 der Klemmeinheit zum Stillstand kommt, ohne dass die Rotationsenergie der Welle 2 eingesetzt wird. Die restliche Energie des Gasdrucks wird dazu genutzt, die Hin- und Herbewegung des Rahmens 11 mit Hilfe des Gleitstücks 13 an der Kurbel 3 in die Drehbewegung der Welle 2 des Motors umzuwandeln. Die Energie des Gasdrucks wird vom Kolben 6 über die Stange 7 zum Rahmen 11 erzeugt. In diesem Fall erfährt die Rotationsträgheit der Welle 2 minimale wechselnde Belastungen und wirkt bei der Ansaugung einer Frischladung, dem Ausstoß der Abgase und der Unterbrechung der trägen Hin- und Herbewegung der Kolben 6 und der Stangen 7 mit dem Rahmen 11 nicht mit.When the fuel mixture is burned in space A1, the energy of the gas pressure is used to suck in a fresh charge in space A2 and to displace the exhaust gases from space A3. The compression of the fresh charge in space A4 contributes to the fact that the sluggish back and forth movement of the mass of the pistons 6 and the rods 7 with the frame 11 of the clamping unit comes to a standstill without the rotational energy of the shaft 2 being used. The remaining energy of the gas pressure is used to convert the reciprocating movement of the frame 11 with the aid of the slide 13 on the crank 3 into the rotary movement of the shaft 2 of the motor. The energy of the gas pressure is generated by the piston 6 via the rod 7 to the frame 11. In this case, the rotational inertia of the shaft 2 experiences minimal alternating loads and does not take part in the intake of a fresh charge, the expulsion of the exhaust gases and the interruption of the sluggish reciprocating movement of the pistons 6 and the rods 7 with the frame 11.

Beim Prototyp wird die der Achse der Welle 2 senkrechte Seitenkraft durch das Gleitstück 13 auf der Kurbel 3 der Welle 2 im Körper 11 des Rahmens der Klemmeinheit ausgeübt. Dabei wird die der Wellenachse senkrechte Seitenkraft durch die Hülsen 8 der Stangen 7 im Motorgehäuse 1 sowie durch die Zylinder 4 von den Seitenflächen der Kolben 6 in der Hochtemperaturzone mit wenig Schmiermittel aufgenommen. Bei dem beanspruchten Motor wird die der Achse der Welle 2 senkrechte Seitenkraft, die vom Gleitstück 13 auf der Kurbel 3 der Welle 2 im Körper 11 des Rahmens der Klammeinheit ausgeübt wird, von den Seitenflächen 16 des Körpers 11 des Rahmens der Klemmeinheit in den Führungsflächen 18 des Motorgehäuses 1 mit einer tiefen Temperatur und einer erforderlichen Menge an Schmierung aufgenommen. Dies führt zu einer raschen Verringerung der mechanischen Verluste und somit zu einer Reduzierung des Verbrauchs von Kraftstoff, der für eine erforderliche Motorleistung notwendig ist, sowie zu einer erhöhten Lebensdauer des Motors. Gleichzeitig kann eine Leistung von mehr als 150 Pferdestärken von einem Liter Hubvolumen erreicht werden.In the prototype, the lateral force perpendicular to the axis of the shaft 2 is exerted by the slide 13 on the crank 3 of the shaft 2 in the body 11 of the frame of the clamping unit. The side force perpendicular to the shaft axis is absorbed by the sleeves 8 of the rods 7 in the motor housing 1 and by the cylinders 4 from the side surfaces of the pistons 6 in the high-temperature zone with little lubricant. In the claimed motor, the lateral force perpendicular to the axis of the shaft 2, which is exerted by the slider 13 on the crank 3 of the shaft 2 in the body 11 of the frame of the clamping unit, is transferred from the side surfaces 16 of the body 11 of the frame of the clamping unit in the guide surfaces 18 of the motor housing 1 was added at a low temperature and a required amount of lubrication. This leads to a rapid reduction in mechanical losses and thus to a reduction in the consumption of fuel that is necessary for a required engine output, as well as to an increased service life of the engine. At the same time, an output of more than 150 horsepower can be achieved with a displacement of one liter.

Claims (4)

Motor mit einem Schubkurbeltrieb weist ein Gehäuse (1) auf. Innerhalb des Gehäuses ist eine Welle (2) mit einer Kurbel (3) und mindestens zwei Zylindern (4, 5) mit Kolben (6) auf Stangen (7) angeordnet. Die Enden der Stangen (7) verlaufen von den Kolben (6) durch Führungshülsen (8) und sind miteinander anhand einer Klemmeinheit verbunden. Die Klemmeinheit besteht dabei aus einem Körper (11) in Form eines Rahmens mit rechteckigem Querschnitt und inneren führenden Gleitflächen (12) für ein Gleitstück (13). Das Gleitstück (13) befindet sich zwischen den Führungsflächen. Es ist frei beweglich zwischen den führenden Gleitflächen (12) und drehbar auf der Kurbel (3) der Welle (2) montiert. Das Gleitstück (13) ist dabei aus zwei miteinander verbundenen Hälften mit Schmiernuten (14) ausgeführt. Der Motor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülsen (8) in den Zylinderköpfen (9, 10) angeordnet sind. Der Körper des Rahmens der Klemmeinheit ist mit seinen Seitenflächen, welche mit den Schmiernuten (17) versehen sind, zwischen den Führungsflächen des Motorgehäuses frei beweglich entlang der Achse der Zylinder mit den doppeltwirkenden Kolben eingebaut. Die Schmiernuten (14) am Gleitstück (13) reichen nicht über die Ebene der inneren führenden Gleitfläche im Rahmen der Klemmeinheit hinaus. A motor with a slider crank drive has a housing (1). Inside the housing there is a shaft (2) with a crank (3) and at least two cylinders (4, 5) with pistons (6) on rods (7). The ends of the rods (7) run from the pistons (6) through guide sleeves (8) and are connected to one another by means of a clamping unit. The clamping unit consists of a body (11) in the form of a frame with a rectangular cross-section and inner guiding sliding surfaces (12) for a sliding piece (13). The slider (13) is located between the guide surfaces. It is freely movable between the leading sliding surfaces (12) and rotatably mounted on the crank (3) of the shaft (2). The slider (13) is made of two halves connected to one another with lubrication grooves (14). The engine is characterized by that the guide sleeves (8) are arranged in the cylinder heads (9, 10). The body of the frame of the clamping unit is installed with its side surfaces, which are provided with the lubricating grooves (17), between the guide surfaces of the motor housing, freely movable along the axis of the cylinder with the double-acting pistons. The lubrication grooves (14) on the slider (13) do not extend beyond the plane of the inner guiding sliding surface in the frame of the clamping unit. Motor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle eine oder mehr als eine Kurbel aufweist.Motor according to claim 1,
characterized,
that the shaft has one or more than one crank. Motor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass er für den Zweitakt- oder Viertaktbetrieb ausgelegt ist.Motor according to claim 1,
characterized,
that it is designed for two-stroke or four-stroke operation. Motor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylinder mit den doppeltwirkenden Kolben einzeln oder im Tandem an den Stirnenden des Gehäuses montiert sind.Motor according to claim 1,
characterized,
that the cylinders with the double-acting pistons are mounted individually or in tandem on the front ends of the housing.
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