DE3114459A1

DE3114459A1 - Crank gear for a reciprocating piston engine

Info

Publication number: DE3114459A1
Application number: DE19813114459
Authority: DE
Inventors: Walter 8240 Berchtesgaden Schmied
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1982-10-28

Abstract

A reciprocating piston engine has a crank gear in which, instead of a connecting rod, each piston is connected to the associated crank pin of the crankshaft by a piston rod rigidly fixed to the said piston. At least one outer crank web has on its outside a gear and a pin coaxial with the gear. Each gear meshes in an internal ring gear arranged in the crankcase and each pin is arranged in an eccentric bore of a disc arranged coaxial with the internal ring gear so that it can rotate in the crankcase. In addition, the pitch diameter of the gear is at least half as large as the pitch diameter of the internal ring gear.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eirnn Kurbeltrieb fürThe invention relates to a crank mechanism for

eine Hubkolbenmaschine.a reciprocating engine.

Bei den bekannten Kurbeltrieben für Hubkolbenmaschinen bewegt sich der Kurbelzapfen auf einer kreisförmigen Bahn. Dies bedingt eine Schrägstellung dcr Pleuelstange, so daß der Kolben Seitenkräfte ausübt. Besonders groß sind diese Seitenkräfte freilich bei den heutzutage wegen ihres geringeren Kraftstoffverbrauch angestrebten langhubigen Bremskraftmaschinen mit ihren, für eine akzeptable Bauhöhe erforderlichen, relativ kurzen Pleuelstangen. Zur Aufnahme dieser Seitenkräfte weist bei Motoren der Tauchkolbenbauart der Kolben einen Kolbenschaft auf. Der Kolbenschaft führt jedoch zu einer Vergrößerung der Bauhöhe des Motors und des Gewichts des Kolbens. Trotz Kolbenschaft sind jedoch Reibung und Verschleiß noch beträchtlich, so daß ein spielfreier Lauf des Kolbens ebenso unumgänglich ist, wie ein entsprechend hoher Motoröldruck, der durch eine Ölpumpe erzeugt wird. Auch geht die Reibung von Kolben bzw. Kolbenschaft zu Lasten des Kraftstoffverbrauchs.In the known crank mechanisms for reciprocating piston engines, moves the crank pin on a circular path. This requires an inclination the connecting rod so that the piston exerts side forces. These are particularly large Side forces, of course, with today's because of their lower fuel consumption desired long-stroke brake engines with their, for an acceptable overall height required, relatively short connecting rods. To absorb these side forces In engines of the plunger type, the piston has a piston skirt. The piston skirt however, leads to an increase in the overall height of the engine and the weight of the piston. Despite the piston skirt, however, friction and wear are still considerable, so that a backlash-free run of the piston is just as essential as a correspondingly higher one Engine oil pressure generated by an oil pump. There is also friction from pistons or piston skirt at the expense of fuel consumption.

Weiterhin wird durch den Kolbenschaft die Wärmemenge erhöht, die der olben an die Zylinderwandung abführt. Bedingt durch die Schrägstellung der Pleuelstange wird dem Kolben ferner in der Praxis eine leicht oval-ballige Form verliehen, was die Herstellungskosten des Kolbens zusätzlich erhöht. Schließlich sind zur gelenkigen Verbindung zwischen Kolben und Pleuelstange Kolbenaugen, Kolbenbolzen usw. erforderlich, ebenso eine massive Ausführung der Pleuelstange.Furthermore, the amount of heat that the piston discharges to the cylinder wall. Due to the inclined position of the connecting rod the piston is also given a slightly oval-convex shape in practice, what the manufacturing cost of the piston also increases. After all, they are articulated Connection between piston and connecting rod piston eyes, piston pins, etc. required, also a massive design of the connecting rod.

All dies führt zu einer weiteren beträchtlichen Erhöhung der oszillierenden Massenkräfte.All of this leads to a further considerable increase in the oscillating Mass forces.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurbeltrieb für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Hubkolbenbrennkraftmaschine anzugeben, welcher Sie durch die Schrägstellung der Pleuelstange verursachten Nachteile nicht mehr besitzt, d.h. der insbesondere zu einer geringen Bauhöhe des Motors, einem geringeren Kraftstoffverbrauch und zu geringen oszillierenden Massenkräften führt und trotzdem einen geringeren Herstellungsaufwand erfordert als die herkömmlichen Kurbeltriebe von Hubkolbenmaschinen.The invention as characterized in the claims lies the object of a crank drive for a reciprocating engine, in particular indicate a reciprocating internal combustion engine, which you by the inclination the connecting rod no longer has the disadvantages caused, i.e. in particular to a low overall height of the engine, a lower fuel consumption and to low oscillating Mass forces leads and still a lower one Requires manufacturing effort than the conventional crank drives of reciprocating piston engines.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten zeichnung beispielsweise beschrieben.Embodiments of the invention are set forth below with reference to the accompanying drawings drawing described for example.

Darin zeigen: Fig. l einen Längsschnitt durch einen Boxermotor mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebes; Fig. 2 einige Teile des Kurbeltriebes nach Fig. l in auseinandergezogener, schematischer Darstellung, Fìg. 3a-3c im Querschnitt die Bewegung des Kurbelzapfens zwischen unterem und oberem Totpunkt in schematischer Wiedergabe bei dieser Ausführungsform; Fig. 4 u. 5 einen Zylinder in teilweiser, schematischer Wiedergabe mit einer Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses, ünd zwar im Långsschnitt bzw. in der Draufsicht; Fig. 6 schematisch eine Vorrichtung zur Steuerung und Änderung des Drehsinns der Abtriebswelle eines Motors mit dem erfindungsgemäßun Kurbeltrieb, und Fig. 7 eine teilweise aeschnittene Draufsicht auf einen Boxermotor mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäBen Kurbeltriebs.These show: FIG. 1, a longitudinal section through a boxer engine a first embodiment of the crank mechanism according to the invention; Fig. 2 some Parts of the crank mechanism according to FIG. 1 in an exploded, schematic representation. Fig. 3a-3c, in cross section, the movement of the crank pin between the lower and the upper one Dead center in a schematic representation in this embodiment; 4 and 5 one Cylinder in partial, schematic representation with a device for changing the compression ratio, although in longitudinal section or in plan view; 6 schematically shows a device for controlling and changing the direction of rotation of the Output shaft of a motor with the crank drive according to the invention, and FIG. 7 shows a partially cut plan view of a boxer engine with a second embodiment of the crank drive according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte Boxermotor weist zwei Zylinder 1, 2 auf, die in Bezug auf die von einem Kurbelgehäuse 3 aufgenommene Kurbelwelle 4 entgegengesetzt angeordnet sind und in denen Kolben 5 und 6 verschieblich geführt sind. Statt einer daran angelenkten Pleuelstange ist jeder Kolben 5, 6 mit einer an ihm starr befestigten, beispielsweise angeschweißten Kolbenstange 7, 8 versehen.The boxer engine shown in Fig. 1 has two cylinders 1, 2, the opposite with respect to the crankshaft 4 received by a crankcase 3 are arranged and in which pistons 5 and 6 are displaceably guided. Instead of one Each piston 5, 6 is connected to it with a connecting rod that is rigidly attached to it, for example welded piston rod 7, 8 is provided.

Beide Kolbenstangen 7, 8 sind an einem Lagerring 9 befestigt, der den Kurbelzapfen 10 der Kurbelwelle 4 umschließt.Both piston rods 7, 8 are attached to a bearing ring 9, the the crank pin 10 of the crankshaft 4 encloses.

Die Kurbelwelle 4 weist, wie Fig. 1 und 2 zu entnehmen, beiderseits des Kurbelzapfens 10 zwei daran drehfest angeordnete Kurbelwangen 11, 12 auf, die scheibenförmig ausgebildet sind und an deren Außenseite mittig jeweils ein Zahnrad 13, 14 befestigt ist (in Fig. 2 sind die links an die linke Kurbelwange 12 anschließenden Teile nicht dargestellt).The crankshaft 4 has, as can be seen from FIGS. 1 and 2, on both sides of the crank pin 10 has two crank webs 11, 12 which are non-rotatably arranged thereon and which are disc-shaped and each have a central gear on the outside 13, 14 is attached (in Fig. 2 are those adjoining the left crank web 12 on the left Parts not shown).

Jedes Zahnrad 13, 14 ist auf der der Kurbelwange 11, 12 abgewandten Seite mit einem koaxialen Mitnehmerzapfen 15, 16 versehen.Each gear 13, 14 is on the side facing away from the crank arm 11, 12 Side provided with a coaxial driver pin 15, 16.

Jedes der Zahnräder 13, 14 kämmt in einem drehfest mit dem Kurbelgehäuse 3 verbundenen Innenzahnkranz 17, 18.Each of the gears 13, 14 meshes with the crankcase in a rotationally fixed manner 3 connected inner ring gear 17, 18.

Weiterhin ist an jedem Ende des Kurbelgehäuses 3 jeweils eine Scheibe 19, 20 angeordnet. Jede Scheibe 19, 20 ist mittels eines Radiallagers 21, 22 sowie mittels Axial-Nadellagern 23, 24 drehbar im Kurbelgehäuse 1 gelagert, koaxial zu den Innenzahnkränzen 17-, 18 angeordnet sowie mit einem exzentrischen Auge 25, 26 versehen, das den Mitnehmerzapfen 15, 16 drehbar aufnimmt.Furthermore, there is a disk at each end of the crankcase 3 19, 20 arranged. Each disk 19, 20 is by means of a radial bearing 21, 22 as well by means of axial needle bearings 23, 24 rotatably mounted in the crankcase 1, coaxially to the inner gear rings 17, 18 and arranged with an eccentric eye 25, 26 provided, which receives the driving pin 15, 16 rotatably.

Das Kurbelgehäuse 3 ist an jedem Ende mit einem Gehäusedeckel 27, 28 versehen. Zwischen Kurbelgehäuse 3 und jedem Deckel 27, 28 ist eine Dichtung 29, 30 vorgesehen. Durch Axialbewegung jedes Deckels 27, 28 mittels nicht dargestellter in das Kurbelgehäuse 3 eingreifender Schrauben ist das jeweilige Axial-Nadellager 23, 24 unter Zusammendrücken der Dichtung 29, 30 leicht spielfrei einstellbar.The crankcase 3 is at each end with a housing cover 27, 28 provided. Between crankcase 3 and each Lid 27, 28 is a seal 29, 30 is provided. By axial movement of each cover 27, 28 by means of not shown in the crankcase 3 engaging screws is the respective Axial needle roller bearings 23, 24 slightly free of play while compressing the seal 29, 30 adjustable.

Ein Kurbelwellenzapfen oder eine Abtriebswelle 31 dient zur Kraft- oder Drehmomentabnahme.A crankshaft journal or an output shaft 31 is used for power or torque decrease.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Kurbeltrieb ist die Achse 32 des Kurbelzapfens 10 derart gegenüber der Drehachse der Zahnräder 13, 14 versetzt angeordnet, daß sie mit dem Teilkreis der Zahnräder 13, 14 zusammenfällt. Außerdem ist der Teilkreisdurchmesser der Innenzahnkränze 17, 18 genau doopelt so groß wie der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 13, 14; d.h. die Zähnezahl der Innenzahnkränze 17, 18 ist doppeltso groß wie die Zähnezahl der Zahnräder 13, 14.In the crank mechanism shown in FIGS. 1 and 2, the axis is 32 of the crank pin 10 offset in relation to the axis of rotation of the gears 13, 14 arranged so that it coincides with the pitch circle of the gears 13, 14. aside from that the pitch circle diameter of the internal gear rims 17, 18 is exactly double as large as the pitch circle diameter of the gears 13, 14; i.e. the number of teeth on the internal gear rims 17, 18 is twice as large as the number of teeth on the gears 13, 14.

Wie in Fig. 3a bis 3c veranschaulicht, wird auf diese Weise eine lineare Hin- und Herbewegung des Kurbelzapfens 10 zwischen den beiden Totpunkten des Kolbens 5 (UT und OT) entlang'der Geraden 33 zustandegebracht. Durch diese rein lineare Bewegung des Kurbelzapfens 10 kommen die üblichen Pleuelstangen in Fortfall und können durch die starr mit den Kolben 5, 6 verbundenen Kolbenstangen 7, 8 ersetzt werden.As illustrated in Figures 3a to 3c, this becomes linear Back and forth movement of the crank pin 10 between the two dead centers of the piston 5 (UT and OT) along the straight line 33 brought about. Through this purely linear Movement of the crank pin 10, the usual connecting rods are omitted and can be replaced by the piston rods 7, 8 rigidly connected to the pistons 5, 6 will.

Ein Vorteil der Erfindung ist also der, daß die gelenkige Verbindung zwischen Kolben und Pleuelstange und damit Kolbenbolzen, Kolbenaugen usw. eliminiert sind. Weiterhin wird durch die lineare Hin- und Herbewegung des Kurbelzapfens 10 bzw. der Kolbenstangen 7, 8 keine Seitenkraft mehr auf die Kolben ausgeübt, d. h. die Reibung zwischen Kolben 5, 6 und Zylinderwandung wird ganz erheblich herabgesetzt. Daraus resultieren mehrere Vorteile. Erstens ist kein Kolbenschaft mehr erforderlich, vielmehr braucht der Kolben 5, 6 nur noch eine solche Lange aufzuweisen, wie sie zur Aufnahme der Dichtelemente, also beispielsweise der Dichtringe erforderlich ist. Dies hat eine Verringerung der Bauhöhe des Motors zur Folge. Weiterhin ist durch die Verkürzung der Kolben 5, 6 durch Wegfall des Kolbenschaftes die Berührungsfläche zwischen Kolben 5, 6 und der Wandung des Zylinders 1, 2 verringert, und damit der Wärmeübergang vom Kolben 5, 6 auf den Zylinder 1,2. Dadurch wird eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Motors erzielt, die sich besonders stark bei Dieselmotoren auswirkt. Durch die Reibungsverminderung ergibt sich auch eine beträchtliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, und zwar rechnerisch von ca. 15-20 %. Ferner kann der Kolben 5, 6 zylindrisch ausgebildet sein, braucht also nicht mehr oval-ballig zugeschliffen zu werden. Weiterhin entfallen die hochbeanspruchten Lager des herkömmlichen Kurbeltriebs, insbesondere Gleitlager, wie Pleuellagerschalen und Hauptlagerschalen, so daß eine übiiche Getriebeschmierung ausreicht. Auch ist ein größeres Spiel der Kolben 5, 6 möglich.An advantage of the invention is that the articulated connection between piston and connecting rod and thus piston pins, piston eyes, etc. eliminated are. Furthermore, the linear reciprocating motion of the crank pin 10 or the piston rods 7, 8 no longer exerted any lateral force on the pistons, d. H. the friction between the piston 5, 6 and the cylinder wall is considerably reduced. This has several advantages. First is no piston skirt more required, rather the piston 5, 6 only needs to be of such a length that as required to accommodate the sealing elements, for example the sealing rings is. This results in a reduction in the overall height of the engine. Furthermore is by shortening the piston 5, 6 by eliminating the piston skirt, the contact surface between piston 5, 6 and the wall of cylinder 1, 2 is reduced, and thus the Heat transfer from the piston 5, 6 to the cylinder 1,2. This will increase the Efficiency of the engine achieved, which has a particularly strong effect on diesel engines. The reduction in friction also results in a considerable reduction in the Fuel consumption, arithmetically from approx. 15-20%. Furthermore, the piston 5, 6 be cylindrical, so no longer needs to be ground oval-crowned to become. Furthermore, the highly stressed bearings of the conventional crank drive are no longer necessary. in particular plain bearings, such as connecting rod bearing shells and main bearing shells, so that a usual gear lubrication is sufficient. There is also a larger play of the piston 5, 6 possible.

Der Fortfall der Gelenkteile zwischen Pleuelstange und Kolben sowie die Verkürzung des Kolbens bewirkt ferner eine Verringerung der Massenkräfte. Durch die lineare Bewegung des Kurbelzapfens 10 und damit der Kolbenstangen 7, 8 bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb, d. h. durch das Fehlen größerer Seitenkräfte, können die Kolbenstangen 7, 8 rohrförmig ausgebildet werden, wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt. Dies hat eine weitere Verringerung der Massenkräfte zur Folge.The elimination of the joint parts between the connecting rod and piston as well the shortening of the piston also reduces the inertia forces. By the linear movement of the crank pin 10 and thus the piston rods 7, 8 in the crank drive according to the invention, d. H. due to the lack of major side forces, can the piston rods 7, 8 are tubular, as in Fig. 1 with dashed lines Lines shown. This results in a further reduction in the inertial forces.

Die rohrförmig ausgebildeten Kolbenstangen 7, 8 werden in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an ihrem dem Kurbelzapfen 10 zugewandten Ende mit einem Innengewinde versehen und damit auf einen-Gewindezapfen 33, 34 aufgeschraubt, der am Lagerring 9 auf dem Kurbelzapfen 10 befestigt ist.The tubular piston rods 7, 8 are advantageous Embodiment of the invention at its end facing the crank pin 10 with a inner thread provided and thus on a threaded pin 33, 34 screwed, which is attached to the bearing ring 9 on the crank pin 10.

Durch die Anordnung der Kolbenstange 7, 8 auf den Gewindezapfen 33, 34 läßt sich das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs des Motors auf einfache Weise durch Drehen der Kolbenstange 7, 8 um ihre Längsachse ändern bzw.The arrangement of the piston rod 7, 8 on the threaded pin 33, 34, the compression ratio can be easily adjusted during operation of the engine Way by turning the piston rod 7, 8 around its longitudinal axis or

steuern, beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl, vom Füllungsvolumen oder vom Ladedruck bei Turbomotoren.control, for example, depending on the speed, the filling volume or the boost pressure in turbo engines.

In Fig. 4 und 5 ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Änderung bzw. Steuerung des Verdichtungsverhältnisses durch Drehung der Kolbenstange 7, 8 während des Betriebs des Motors dargestellt. Dabei ist am Zylinder 1 oder am Motorgehäuse ein Gehäuse 35 vorgesehen, das mittels Führungsschienen 36, 37 entlang einer zur Kolbenstange 7 konzentrischen Bahn innerhalb eines bestimmten Winkels hin und her verschieblich ist.In Figs. 4 and 5, an example of a device for changing or Control of the compression ratio by rotating the piston rod 7, 8 during of the operation of the engine. It is on cylinder 1 or on the engine housing a housing 35 is provided, which by means of guide rails 36, 37 along a for Piston rod 7 concentric path back and forth within a certain angle is movable.

Das Gehäuse 35 dient der Lagerung einer Kugel 38, die eine zentrale Bohrung 39 aufweist, in der eine Stange 40 verschieblich geführt ist.The housing 35 is used to support a ball 38, which has a central Has bore 39 in which a rod 40 is slidably guided.

Die Stange 40 ist um eine Querachse verschwenkbar an der Kolbenstange 7 angelenkt. Durch Verschiebung des Gehäuses 35 entlang der Führung 36, 37 wird also der Gewindezapfen 33 in die rohrförmige Kolbenstange 7 hinein bzw. aus ihr herausgeschraubt, so daß der Abstand zwischen Kurbelzapfen 10 und Kolben 5 sich ändert. Das Ausmaß dieser Abstandsänderung wird durch den Winkel, um den das Gehäuse 35 verschoben wird, bestimmt, ferner durch die Gewindesteigung des Gewindezapfens 33.The rod 40 is pivotable about a transverse axis on the piston rod 7 hinged. By moving the housing 35 along the guide 36, 37 is so the threaded pin 33 into the tubular piston rod 7 into or out of it unscrewed so that the distance between the crank pin 10 and piston 5 changes. The extent of this change in distance is determined by the angle through which the housing 35 is shifted, determined, also by the thread pitch of the threaded pin 33.

Bei einem Motor mit Turboaufladung soll die Verdichtung kontinuierlich mit dem Anstieg des Ladedrucks abnehmen.In a turbocharged engine, compression should be continuous decrease with the increase in boost pressure.

Dazu kann, wie aus Fig. 5 ersichtlich, zur Verschiebung des Gehäuses 35 und damit zur Steuerung der Verdichtung ein Betätigungszylinder 41 vorgesehen sein, in dem ein Kolben 42 verschieblich geführt ist. Der Kolben 42 wird über eine Leitung 43 auf einer Seite mit dem Ladedruck des (nicht dargestellten) Turboladers beaufschlagt und ist in der entgegengesetzten Richtung mit einer Feder 44 belastet.To this end, as can be seen from FIG. 5, the housing can be displaced 35 and thus an actuating cylinder 41 is provided to control the compression be in which a piston 42 is slidably guided. The piston 42 is via a Line 43 on one side with the boost pressure of the turbocharger (not shown) applied and is loaded in the opposite direction with a spring 44.

Die Kolbenstange 45 ist am Kolben 42 sowie an dem entlang der Führung 36, 37 verschiebbaren Gehäuse 35 angelenkt.The piston rod 45 is on the piston 42 and on the one along the guide 36, 37 displaceable housing 35 articulated.

Auf diese Weise herrscht, während sich der Ladedruck aufbaut, zunächst eine relativ große Verdichtung durch die Stellung des Gehäuses 35 im linken oberen Quartal des in Fig. 5 dargestellten Zylinders 1 welche mit zunehmendem Ladedruck und Verschiebung des Gehäuses 35 im Uhrzeigersinn abnimmt.In this way, while the boost pressure builds up, there is initially a relatively large compression due to the position of the housing 35 in the upper left Quarter of the cylinder 1 shown in Fig. 5 which with increasing boost pressure and clockwise displacement of the housing 35 decreases.

Durch die Linearbewegung des Kurbelzapfens 10 bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb kann der Kurbelzapfen 10 gemäß Fig. 1 und 2 auch drehbar in den Kurbelwangen 11, 12 gelagert sein. Dadurch ist es möglich, die eine Scheibe 19 bzw. 20 in einer anderen Drehrichtung umlaufen zu lassen als die andere Scheibe 20 bzw. 19. Notwendig ist dazu lediglich ein Steuergetriebe, das den Scheiben 19, 20 die unterschiedliche Drehrichtung aufzwingt.Due to the linear movement of the crank pin 10 in the inventive The crank pin 10 according to FIGS. 1 and 2 can also be rotatable in the crank webs 11, 12 be stored. This makes it possible to have a disk 19 or 20 in a to rotate in a different direction of rotation than the other disk 20 or 19. Necessary is only a control gear that the disks 19, 20 the different Direction of rotation imposes.

Ein derartiges Steuergetriebe ist in Fig. 6 dargestellt.Such a control gear is shown in FIG.

Es besteht aus zwei parallelen Wellen 46, 47, die über zwei Zahnräder 48, 49 gekoppelt sind und über Zahnriemen 50, 51 oder dergleichen von den Zapfen 31, 31 an den Scheiben 19, 20 angetrieben werden.It consists of two parallel shafts 46, 47 that have two gears 48, 49 are coupled and via toothed belt 50, 51 or the like from the pin 31, 31 are driven on the disks 19, 20.

Dadurch kann auf sehr elegante Weise der Drehsinn des Antriebszapfens 31 geändert werden, nämlich durch Zwischenschaltung eines einfachen Schaltgetriebes 52, beispielsweise in der Welle 47 des Steuergetriebes. Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs nach Fig. 6 ist überall dort anwendbar, wo gegenläufige Rotoren verlangt werden, also beispielsweise bei Werkzeugmaschinen.This enables the direction of rotation of the drive journal in a very elegant way 31 can be changed, namely by interposing a simple gearbox 52, for example in the shaft 47 of the control gear. The embodiment of the invention The crankshaft drive according to FIG. 6 can be used wherever counterrotating rotors are required , for example in machine tools.

In Fig. 3a bis 3c ist die Bewegung des Kurbelzapfens 10 veranschaulicht, und zwar auf der Geraden 33, die den Mittelpunkt des Teilkreises des Innenzahnkranzes 17, 18 schneidet. Wie erwähnt, ist dafür ein Verhältnis des Teilkreisdurchmessers des Innenzahnkranzes 17, 18 zum Teilkreisdurchmesser des Zahnrades 13, 14 von genau 2:1 erforderlich. Weisen hingegen die Zahnräder 13, 14 einen Teilkreisdurchmesser auf, der mehr als halb so groß ist wie der Teilkreisdurchmesser der Innenzahnkränze 17, 18, dann bewegt sich ein Punkt (also die Achse 32 des Kurbelzapfens lO) auf dem Teilkreis des Zahnrades 13, 14, wenn sich dasselbe im Innenzahnkranz 17, 18 zwangslos abwälzt, nicht mehr auf der Geraden 33 sondern auf einer schleifenförmigen Bahn.In Fig. 3a to 3c the movement of the crank pin 10 is illustrated, namely on the straight line 33, which is the center of the pitch circle of the internal gear rim 17, 18 cuts. As mentioned, there is a ratio of the pitch circle diameter for this of the inner ring gear 17, 18 to the pitch circle diameter of the gear 13, 14 of exactly 2: 1 required. On the other hand, the gears 13, 14 have a pitch circle diameter which is more than half the size of the pitch circle diameter of the internal gear rims 17, 18, then a point (that is, the axis 32 of the crank pin 10) moves up the pitch circle of the gear wheel 13, 14, if the same is in the inner ring gear 17, 18 rolls freely, no longer on the straight line 33 but on a loop-shaped one Train.

Darauf baut eine zweite Ausführungsform der Erfindung auf, die in Fig. 7 veranschaulicht ist und die Verwendung des erfindungsgemäßen Kurbeltriebes einer Hubkolbenmaschine als Untersetzungsgetriebe ermöglicht. Neben dem erwähnten Teilkreisdurchmesserverhältnis ist dafür eine drehbare Lagerung der Innenzahnkränze 17, 18 und eine Kraftabnahme an einem Innenzahnkranz 18 Voraussetzung, ferner ein Versatz aer Achse des Kurbelzapfens 10 gegenüber dem Teilkreis des Zahnrades 13, 14 um einen Abstand, der der Differenz zwischen dem Teikreisdurchmesser des Zahnrades (13, 14) und dem halben Teilkreisdurchmesser des Innenzahnkranzes (17, 18) entspricht.A second embodiment of the invention is based on this and is shown in FIG Fig. 7 is illustrated and the use of the crank mechanism according to the invention a reciprocating engine as a reduction gear. Besides the mentioned Pitch diameter ratio is a rotatable mounting of the internal gear rims 17, 18 and a decrease in force on an internal gear rim 18 is a prerequisite, furthermore a Offset aer axis of the crank pin 10 with respect to the pitch circle of the gear 13, 14 by a distance equal to the difference between the pitch circle diameter of the gear (13, 14) and half the pitch circle diameter of the internal gear rim (17, 18).

Demgemäß unterscheidet sich die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform von der nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß, abgesehen von einem größeren Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 13, 14, einerseits zur Kraftabnahme der Innenzahnkranz 18 mit seinem Außenumfang durch eine Aussparung 53 des Kurbelgehäuses 3 ragt und mit einer Außenverzahnung 54 versehen ist, die mit einem gestrichelt dargestellten Zahnrad 55 zusammenwirkt, das auf eine Abtriebswelle oder dergleichen aufgekeilt ist, und anderer--seits die Innenzahnkränze 17, 18 mittels zweireihiger Kegelrollenlager 56, 57 im Kurbelgehäuse 1 drehbar gelagert sind.Accordingly, the embodiment shown in Fig. 7 differs from that of FIG. 1 essentially only in that, apart from a larger one Pitch diameter of the gears 13, 14, on the one hand for the power take-off of the inner ring gear 18 protrudes with its outer circumference through a recess 53 of the crankcase 3 and is provided with an external toothing 54, which is shown with a dashed line Gear 55 cooperates, which is keyed onto an output shaft or the like is, and on the other hand the internal gear rims 17, 18 by means of double-row tapered roller bearings 56, 57 are rotatably mounted in the crankcase 1.

Weisen die Innenzahnkränze 17, 18 eine Innenverzahnung mit beispielsweise jeweils 100 Zähnen auf, und die Zahnräder 13, 14 jeweils 75 Zähne, so bewegt sich jeder Innenzahnkranz 17, 18 bei einem Hub des Kolbens 5, 6 um 25 Zähne, d. h. es liegt eine Untersetzung von 4:1 vor. Auch ist ersichtlich, daß eine extrem hohe Untersetzung sich erhalten läßt, wenn die Zahnräder 13, 14 einen Teilkreisdurchmesser aufweisen, der nur wenig größer ist als der halbe Teilkreisdurchmesser der Innenzahnkränze 17, 18. Beispielsweise beträgt bei Innenzahnkränzen 17, 18 mit jeweils 100 Zähnen und Zahnrädernl3, 14 mit jeweils 51 Zähnen die Untersetzung 100:1. Das Untersetzungsgetriebe gemäß Fig. 7 weist also bei sehr kleine<Bauweise eine große Untersetzung auf.Have the internal gear rings 17, 18 an internal toothing with, for example 100 teeth each, and the gears 13, 14 each 75 teeth, so moves each inner ring gear 17, 18 with a stroke of the piston 5, 6 by 25 teeth, d. H. it there is a reduction of 4: 1. It can also be seen that an extremely high Reduction can be obtained when the gears 13, 14 have a pitch circle diameter have, which is only slightly larger than half the pitch circle diameter of the internal gear rims 17, 18. For example, in the case of internal gear rings 17, 18 with 100 teeth each and gears 13, 14 with 51 teeth each, the reduction 100: 1. The reduction gear According to FIG. 7, therefore, with a very small design, there is a large reduction.

Die Verwendung des Kurbeltriebes als Untersetzungsgetriebe setzt voraus, daß der Kurbelzapfen 10 zwangsweise auf einer linearen Bahn geführt. wird. Diese Voraussetzung ist bei dem in Fig. 7 dargestellten Boxermotor von vorneherein erfüllt. Bei Reihenmotoren ist hingegen eine separate Führung notwendig, beispielsweise durch jeweils einen auf der entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle 4 angeordneten Zylinder sowie eine starre Verbindung der Kolbenstange je zweier solcher entgegengesetzt angeordneter Zylinder.The use of the crank mechanism as a reduction gear requires that the crank pin 10 forcibly guided on a linear path. will. These The prerequisite is met from the outset in the boxer engine shown in FIG. 7. With in-line engines, however, a separate guide is necessary, for example through each one arranged on the opposite side of the crankshaft 4 cylinder as well as a rigid connection of the piston rod two such oppositely arranged cylinder.

Die geschilderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebes als Untersetzungsgetriebe ist beispielsweise bei langsam fahrenden Fahrzeugen, wie Geländefahrzeugen oder Baufahrzeugen, einsetzbar.The described embodiment of the crank mechanism according to the invention as a reduction gear is for example in slowly moving vehicles, such as Off-road vehicles or construction vehicles, can be used.

Zusammenfassung Eine Hubkolbenmaschine weist einen Kurbeltrieb auf, bei dem statt einer Pleuelstange jeder Kolben durch eine an ihm starr befestigte Kolbenstange mit dem zugehörigen Kurbelzapfen der Kurbelwelle verbunden ist. Mindestens eine äußere Kurbelwange weist an ihrer Außenseite ein Zahnrad und einen zum Zahnrad koaxialen Zapfen auf. Jedes Zahnrad kämmt in einem im Kurbelgehäuse angeordneten Innenzahnkranz, und jeder Zapfen ist in einer exzentrischen Bohrung einer zum Innenzahnkranz koaxialen, im Kurbelgehäuse drehbar angeordneten Scheibe angeordnet. Ferner ist der Teilkreisdurchmesser des Zahnrades mindestens halb so groß wie der Teilkreisdurchmesser des Innenzahnrades. Summary A reciprocating piston machine has a crank drive, in which, instead of a connecting rod, each piston is rigidly attached to it by one Piston rod is connected to the associated crank pin of the crankshaft. At least an outer crank web has on its outside a gear and one to the gear coaxial pin on. Each gear meshes in one arranged in the crankcase Internal gear rim, and each pin is in an eccentric bore to the internal gear rim coaxial, rotatably arranged in the crankcase disc. Furthermore is the pitch circle diameter of the gear is at least half as large as the pitch circle diameter of the internal gear.

Claims

Crank drive for a reciprocating piston engine claims ö crank drive for a reciprocating piston machine, characterized in that a) each piston (5, 6) by a rigidly attached to it piston rod (7, 8) with the associated Crank pin (10) of a crankshaft (4) is connected, b) at least one of the outer Crank webs (11, 12) carries a gear (13, 14) on its outside, which with a to the gear (13, 14) coaxial pin (15, 16) is connected, c) each gear (13, 14) meshes with an internal ring gear (17, 18) arranged in the crankcase (3) and each pin (15, 16) eccentrically with one coaxial to the internal gear rim (17, 18), disc (19, 20) rotatably arranged in the crankcase (3) bound and where d) the pitch circle diameter of the gear (13, 14) is at least half as large as the pitch circle diameter of the internal gear (17, 18).

2. Crank drive according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the piston rod (7, 8) is tubular.

3. Crank drive according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the internal ring gear (17, 18) is arranged in a fixed manner; the pitch circle diameter of the gear (13, 14) half as large as the pitch circle diameter of the inner ring gear (17, 18) is; the force decrease on the disc (19) takes place; and the axis (23) of the The crank pin (10) is arranged offset such that it corresponds to the pitch circle of the Gear (13, 14) coincides.

4. Crank drive according to one of claims 1 to 3, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the crank pin (10) is provided with a threaded pin (33, 34) which is screwed to the piston rod (7, 8).

5. Crank drive according to claim 4 for a reciprocating internal combustion engine, by turning the piston rod (7, 8) compared to the threaded pin (33, 34), the compression ratio can be changed.

6. Crank operation according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that on the piston rod (7, 8) a rod pivotable about a transverse axis (40) is articulated, which is displaceable back and forth in the ball (38) of a ball joint is mounted, which ball joint on a to the piston rod (7, 8) concentric Web is slidably guided.

7. Crank drive according to claim 6 for a reciprocating internal combustion engine with turbocharging, noting that an actuating cylinder (41) is provided, the piston (42) of which on the piston rod (45) facing away from it Side is acted upon by the boost pressure of the turbocharger and in the other direction is spring-loaded, the piston rod (45) being the displaceably guided ball joint (35) actuated.

8. Crank drive according to one of the preceding claims, characterized g e it is not shown that the crank pin (10) can be rotated in the crank webs (11, 12) is arranged and the discs (19, 20) via a control gear (46-51) in such a way are connected to each other that they revolve in opposite directions.

9. Crankshaft drive according to claim 8, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the control gear (46-51) is assigned a gearbox (52).

lO. Crankshaft drive according to Claim 1 or 2, characterized in that it is possible to use it h n e t that each internal ring gear (17, 18) is rotatably arranged in the crankcase (3) is; the pitch circle diameter of the gear (13, 14) is more than half as large as that Pitch diameter of the internal gear rim (17, 18) is; the axis (32) of the crank pin (10) is offset by a distance from the pitch circle of the gear (13, 14), the difference between the pitch circle diameter of the gear (13, 14) and the The piston rod corresponds to half the pitch circle diameter of the internal gear rim (17, 18) / 7, 8) is forcibly guided linearly and the force decrease on at least one the internal gear rims (18) takes place.

11. Crankshaft drive according to claim 10, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that for the forced linear guidance of the piston rod (7, 8) with respect to the Crankshaft (4) oppositely arranged cylinders (1, 2) are provided, wherein the piston rods (7, 8) of two oppositely arranged cylinders (1, 2) are rigid are connected to each other.