DE1000650B

DE1000650B - piston

Info

Publication number: DE1000650B
Application number: DES49340A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1956-06-30
Filing date: 1956-07-04
Publication date: 1957-01-10

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Kolbenmaschinen mit einem durch die Schwenkbewegung der Pleuelstange betätigten Gesperre, durch welches ihm eine fortschreitende Drehbewegung um seine Achse erteilt wird.The invention relates to a piston for piston machines with a pivoting movement the connecting rod actuated locking mechanism, through which it is given a progressive rotary movement its axis is granted.

Kolben dieser Gattung sind bekannt. So hat man vorgeschlagen, im Kolben einen mit ihm verbundenen Sperrzahnkranz anzuordnen und diesen, und mit ihm den Kolben, durch von der Schwenkbewegung der Pleuelstange bewegte Klinken weiterzuschalten und so den Kolben fortschreitend um seine Achse zu drehen. Bei jedem Eingreifen eines Gesperres dieser Art entsteht jedoch ein unzulässiger Stoß, und, wenn einmal die Drehbewegung des Kolbens um seine Achse aus irgendeinem Grunde verhindert sein sollte, so ist ein Bruch des Klinkengesperres unvermeidlich.Pistons of this type are known. So it has been suggested to have one connected to it in the flask To arrange ratchet and this, and with it the piston, by the pivoting movement of the Connecting rod moved pawls to shift further and so the piston progressively around its axis turn. Every time a locking mechanism of this type intervenes, however, an impermissible shock occurs, and if so once the rotation of the piston about its axis should be prevented for any reason, so is a rupture of the ratchet is inevitable.

Man hat daher weiterhin vorgeschlagen, an Stelle eines fest eingreifenden, ein nur reibend eingreifendes Gesperre zu verwenden und hierfür zwei aufgeschlitzte, nach außen spannende Ringe zu verwenden!, die im Innern des Kolbenmantels reibenid anliegen und um die Achse des< Kolbens mittels der Schwenkbewegung der Pleuelstange hin- und hergedreiht werden. Die Schwenkbewegung greift nur an einen Ende des Ringes an, und die Reibungskraft, welche der Ring auf den ihn umgebenden Kolbenmantel ausübt, ist, wenn die Schwenkbewegung den Ring auf ihrem Hinweg vor sich hiru stößt, nach bekannten Gesetzen der Bandreibung größer, als wenn sie den Ring auf ihrem Herweg hinter sich her schleppt. Als Differenz der Kräfte des Hin- und des Herweges wird also eine den Kolben einsinnig um seine Achse drehende Reibungskraft wirksam.It has therefore also been proposed that instead of a firmly engaging one that engages only frictionally To use locking mechanism and to use two slit, outwardly tensioning rings! which rub against the inside of the piston skirt and around the axis of the < Piston can be rotated back and forth by means of the pivoting movement of the connecting rod. The pivoting movement only acts on one end of the ring, and the frictional force which the Ring exerts on the piston skirt surrounding it is when the pivoting movement puts the ring on her Away in front of you hiru pushes, according to known laws of band friction, greater than when it opens the ring dragging her way behind her. As the difference between the forces of the to and fro, there is thus a effective friction force rotating the piston in one direction around its axis.

Hierdurch wird nun zwar die Bruchgefahr beseitigt, es müssen aber dafür ständige Reibungsverluste sowie durch diese verursachte Energieverluste und Abnutzungen als Nachteile in Kauf genommen werden.This eliminates the risk of breakage, but there must be constant friction losses as well energy losses and wear and tear caused by these are accepted as disadvantages.

Zwecks Beseitigung auch dieser Nachteile wird nun gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß dem Kolben die Drehbewegung über ein federndes Zwischenglied erteilt wird, welches einem Widerstand des Kolbens gegen das Fortschreiten seiner Drehbewegung elastisch nachgibt.In order to eliminate these disadvantages, it is now proposed according to the invention that the piston the rotary movement is given via a resilient intermediate member, which a resistance of the piston yields elastically against the progress of its rotational movement.

Hierdurch wird erzielt, daß als Gesperre nunmehr auch ein fest eingreifendes Klemmgesperre oder sogar ein Klinkengesperre verwendet werden darf, ohne daß Stöße oder Brüche zu fürchten wären. Denn jeder Überschuß, um welchen die aus der Schwenkbewegung der Pleuelstange entnommene Energie über die an die Drehbewegung des Kolbens abgelieferte Energie etwa hinausgehen will, wird ja nunmehr in der Federung des Zwischengliedes gespeichert und von dieser entweder vergleichmäßigt an die Drehbewegung des Kolbens abgegeben oder aber, falls die Schwenkbewe-This achieves that as a locking mechanism now also a firmly engaging clamping mechanism or even A ratchet lock may be used without the risk of knocks or breaks. Because everyone Excess by which the energy taken from the pivoting movement of the connecting rod over the If the energy delivered to the rotary movement of the piston wants to go out, it is now in the suspension of the intermediate member and stored by this either equalized to the rotary movement of the Piston delivered or, if the swivel movement

Anmelder:Applicant:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)Sulzer Brothers Aktiengesellschaft,
Winterthur (Switzerland)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31Representative: Dipl.-Ing. K. Marsch, patent attorney,
Schwelm (Westphalia), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 30. Juni 1956Claimed priority:
Switzerland from June 30, 1956

gung der Stange inzwischen ihren Richtungssinn schon umgekehrt haben sollte, an diese wieder zurückgeleitet. Es tritt somit weder ein nutzloser Energieverbrauch auf noch können die Kräfte unzulässig hoch werden, da ihr Höchstwert ja durch die Federkraft begrenzt ist, welche das federnde Zwischenglied ausüben wird, wenn in dem schon erwähnten Fall verhinderter Drehbewegung des Kolbens die Pleuelstange bis zum vollen Betrage ihrer Schwenkbewegung ausschlägt.If the pole should have reversed its sense of direction in the meantime, it is fed back to it. There is therefore neither a useless energy consumption nor can the forces become unacceptably high, since their maximum value is limited by the spring force that the resilient intermediate member will exert, if in the case already mentioned, the piston prevents rotation of the connecting rod to the full The amount of their pivoting movement.

An Hand der Zeichnung werden Ausführttngsbeispiele der Erfindung beschrieben, und zwar zeigtExemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing, specifically showing

Fig. ι ein Ausführungsbeispiel, bei welchem als federndes Zwischenglied eine Schraubenfeder dient, gesehen in Richtung der Kurbelwelle des Motors, also senkrecht zur Ebene des Stangenausschlages ß, Fig. 2 einen Schnitt nach der Schnittlinie H-II derFig. Ι an embodiment in which a helical spring is used as a resilient intermediate member, viewed in the direction of the crankshaft of the engine, that is perpendicular to the plane of the rod deflection ß, Fig. 2 is a section along the line H-II of

Fig· ι,Fig · ι,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Schnittlinie III-III der Fig. 2,3 shows a section along the section line III-III of Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2,FIG. 4 shows a section along the section line IV-IV of FIG. 2,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem als federndes Zwischenglied eine Spiralfeder dient,5 shows a second embodiment in which a spiral spring is used as the resilient intermediate member serves,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Schnittlinie VI-VI der Fig. 5,6 shows a section along the section line VI-VI of FIG. 5,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Schnittlinie VII-VII der Fig. 5,7 shows a section along the section line VII-VII in FIG. 5,

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei welchem als federndes Zwischenglied Schraubenzugfedern dienen,8 shows a third embodiment in which helical tension springs are used as the resilient intermediate member to serve,

Fig. 9 einen Schnitt nach der Schnittlinie IX-IX der Fig. 8.FIG. 9 shows a section along the section line IX-IX in FIG. 8.

In den Fig. ι bis 4 bezeichnet 1 die Pleuelstange, deren oberer, mit kugeliger Gleitfläche 2 versehener Kopf 3 zwischen den hohlkugelig bearbeiteten Lagerteilen 4 und 5 des außerdem noch aus dem· Kolbenkopf 6, dem Zwischenring 7 und dem Zahnkranz 8 zusammengesetzten Kolbens so gelagert ist, daiß die Pleuelstange 1 ihre Schwenkbewegung um den Winkel β ausführen und der Kolben sich hierbei frei um seine Achse drehen kann. * *In FIGS. 1 to 4, 1 denotes the connecting rod, the upper head 3 of which is provided with a spherical sliding surface 2 between the spherically machined bearing parts 4 and 5 of the piston, which is also composed of the piston head 6, the intermediate ring 7 and the ring gear 8 is that the connecting rod 1 perform its pivoting movement through the angle β and the piston can rotate freely about its axis. * *

Die Drehbewegung wird dent-Kolben mittels der in seinen Zahnkranz 8 eingreif enden" beiden Kegel-Zahnräder 8 erteilt, welche drehbar auf den Zapfen 10 sitzen, die in fester Verbindung mit dem durch Schrauben 11 am oberen Pleuelstangenkopf 3 befestigten Außenring 12 des Klemmgesperres stehen. Als Klemmgesperre dient ein Freilauf bekannter Bauart: Der Außenring 12 nimmt also, wenn die Pleuelstange 1 ihn in der in Fig. 4 mit einem Pfeil bezeichneten Richtung schwenkt, mittels der Roll· körper 13 den Innenring 14 mit und spannt dadurch die einerseits in der Ausnehmung 15 des Innenringes und andererseits am Kegelzahnrad 9 befestigte Schraubenfeder 16 an. Die so auf das Kegelzahnrad9 und den Zahnkranz 8 wirkende Federspannung erteilt dem Kolben eine Drehbeschleunigung um seine Achse. Unter der Wirkung der fortschreitenden Drehung des Kolbens sowie der Verlangsamung, des Stillstandes und schließlich der Umkehr der Schwenkbewegung der Stange erlischt dann die Federspannung wieder, so daß sich der Freilauf löst und der Innenring 14 frei in der in Fig. 4 durch den Pfeil bezeichneten Richtung weiterläuft, während der Außenring 12 in der dem Pfeil entgegengesetzten Richtung durch die Stange ι zurückgeschwenkt wird. Unterdessen treibt der zweite gegenüberliegende Freilauf die Drehung des Kolbens an, so daß sich die beiden Freiläufe in ihrer Wirkung abwechseln.The rotary movement is made by means of the dent piston Engaging in its ring gear 8 ends "two bevel gears 8 granted, which are rotatably seated on the pin 10, which is in fixed connection with the through Screws 11 on the upper connecting rod head 3 attached to the outer ring 12 of the locking mechanism. A known type of freewheel is used as a clamping lock: the outer ring 12 therefore takes when the Connecting rod 1 pivots it in the direction indicated by an arrow in FIG. 4, by means of the roller body 13 with the inner ring 14 and thereby clamps the one hand in the recess 15 of the inner ring and on the other hand, the helical spring 16 attached to the bevel gear 9. The so on the bevel gear 9 and the spring tension acting on the ring gear 8 gives the piston a rotational acceleration about its axis. Under the effect of the progressive rotation of the piston, as well as slowing down, the standstill and finally the reversal of the pivoting movement of the rod then the spring tension disappears again, so that the freewheel is released and the inner ring 14 is free in the position indicated by the arrow in FIG Direction continues, while the outer ring 12 in the opposite direction to the arrow through the Rod ι is pivoted back. Meanwhile, the second opposite freewheel is driving the rotation of the piston so that the two freewheels alternate in their effect.

Die Schraubenfeder 16" ist so gewählt, daß sie eine Verdrehung ihrer Enden um dem vollen Winkel ß, um den die Stange 1 ausschlägt, verträgt, ohne daß umzulässige Kräfte entstehen. Sollte also irgendein Umstand ein Weiterdrehen des Kolbens unmöglich machen, so kann auch dann kein-Teil des die Kolbendrehung verursachenden Mechanismus unzulässig hoch belastet werden.The helical spring 16 ″ is selected so that it can withstand a twisting of its ends by the full angle ß by which the rod 1 deflects without undue forces no part of the mechanism causing the piston rotation are subjected to an inadmissibly high load.

In den Fig. S bis 7 bezeichnet wiederum 1 die Pleuelstange, 2 die kugeligen Gleitflächen des oberen Pleuelstangenkopfes 3, ferner 4 und 5 die hohlkugeligen Lagerteile des außerdem noch aus dem Kolbenkopf 6, dem Zwischenring 7 und dem Zahnkränz 8 zusammengesetzten, hier in größerem Maßstab als in den Fig. 1 bis 4 gezeichneten Kolbens.In FIGS. S to 7, 1 in turn denotes the Connecting rod, 2 the spherical sliding surfaces of the upper connecting rod head 3, furthermore 4 and 5 the hollow spherical ones The bearing parts also consist of the piston head 6, the intermediate ring 7 and the toothed ring 8 assembled pistons drawn here on a larger scale than in FIGS.

Die Drehbewegung wird dem Kolben mittels der in seinen Zahnkranz 8 wie in Fig. 2 eingreifenden beiden Kegelzahnräder 17 erteilt, von denen· hier nur eines gezeichnet ist. Dasselbe sitzt drehbar auf dem Zapfen 18, der in fester Verbindung mit dem durch Schrauben 11 am oberen Pleuelstangenkopf 3 befestigten Außenring 19 des Klemmgesperres' steht. Der Außenring 19 nimmt, wenn die Pleuelstange 1 ihn in der im Fig. 6 mit einem Pfeil bezeichneten Richtung schwenkt, mittels der Rollkörper 13 den Innenring 20 mit.The rotary motion is given to the piston by means of the two engaging in its ring gear 8 as in FIG. 2 Bevel gears 17 granted, of which · here only one is drawn. The same sits rotatably on the pin 18, which is in fixed connection with the through Tighten screws 11 on upper connecting rod head 3 Outer ring 19 of the locking mechanism is. The outer ring 19 takes when the connecting rod 1 it pivots in the direction indicated by an arrow in Fig. 6, by means of the rolling body 13 the Inner ring 20 with.

Mit ihrem äußeren Ende 21 greift die Spiralfeder 22 in diesen Innenring 20 ein und mit ihrem inneren Ende 23 in das. Kegelrad 17. Dieses besitzt außerdem eine Nase 24 (Fig. 5 und 7), die in einer Aussparung 25 (Fig. 7) des Innenringes 20 spielen kann und dort als Anschlag für eine der Spiralfeder 22 beim Einbau erteilte Vorspannung dient. Die Nase 24 entfernt sich somit während des Betriebes erst dann von ihrem Gegenschlag im der Aussparung 25, wenn die vom Klemmgesperre übertragene Drehkraft die der Spiralfeder 22 beim Einbau erteilte Vorspannung übersteigt. Dk Aussparung 25 erlaubt aber der Nase 24 einen Winkelausschlag, der größer ist als der Ausschlag β (s. Fig. 1) der Pleuelstange 1, so daß auch dann,, wenn irgendein Umstand ein Weiterdrehen des Kolbens unmöglich machen sollte, kein Teil des seine Drehung antreibenden Mechanismus unzulässig hoch beansprucht wird, vielmehr dann die Spiralfeder 22 einfach um den Betrag/? des Stangenausschlages hin- und zurückfedert.With its outer end 21, the spiral spring 22 engages in this inner ring 20 and with its inner end 23 in the. Bevel gear 17. This also has a nose 24 (FIGS. 5 and 7), which is located in a recess 25 (FIG. 7) of the inner ring 20 can play and there serves as a stop for one of the coil spring 22 given bias during installation. The nose 24 thus only moves away from its counter-blow in the recess 25 during operation when the torque transmitted by the locking mechanism exceeds the pretension given to the spiral spring 22 during installation. The recess 25 allows the nose 24 an angular deflection which is greater than the deflection β (see FIG. 1) of the connecting rod 1, so that even if any circumstance should make it impossible to turn the piston further, no part of its Rotation driving mechanism is inadmissibly high stressed, rather then the spiral spring 22 simply by the amount /? of the rod deflection back and forth.

In Fig. 8 und 9 wird die Drehbewegung dem aus den Stücken 4 bis S zusammengesetzten Kolben mittels der in seinem Zahnkranz 8 wie in Fig. 2 eimgreifenden beiden Kegelzahnräder 2,6 erteilt, von denen hier nur eines gezeichnet ist. Dasselbe sitzt drehbar auf dem Zapfen 27, der in fester Verbindung mit dem durch Schrauben 11 am oberen Pleuel-Stangenkopf 3 befestigtem Federgehäuse 28 steht. Die Federn 29 sind auf Zug vorgespannt eingebaut und sind paarweise einerseits mit dem Federgehäuse 28 und andererseits mit dem Außenring 30 des Klemmgesperres verbunden, der, wenn die Pleuelstange 1 das Federgehäuse 28 in der auf ihm in Fig. 9 mit einem Pfeil bezeichneten Richtung schwenkt, mittels der Rollkörper 13 die als Innenring des Klemmgesperres dienende Nabe des Kegelzahnrades 26 mitnimmt. Um zu erzielen, daß alle Rollkörper 13 zugleich angreifen, werden sie mittels kleiner Federn 31 ständig mit einer geringen Kraft an ihre keilförmige Klemmbahn hineingedrückt.In Fig. 8 and 9, the rotary motion is from the pieces 4 to the S by means of the composite piston issued eimgreifenden in its ring gear 8 as shown in FIG. 2, two bevel gears 2,6, one of which is shown here only. The same is rotatably seated on the pin 27, which is firmly connected to the spring housing 28 fastened to the upper connecting rod head 3 by screws 11. The springs 29 are installed preloaded on tension and are connected in pairs on the one hand to the spring housing 28 and on the other hand to the outer ring 30 of the locking mechanism which, when the connecting rod 1 pivots the spring housing 28 in the direction indicated by an arrow on it in FIG. 9, by means of the roller body 13, the hub of the bevel gear 26 serving as the inner ring of the locking mechanism takes with it. In order to ensure that all rolling elements 13 attack at the same time, they are constantly pressed against their wedge-shaped clamping track by means of small springs 31 with a small force.

Claims

Claim:

Pistons for reciprocating machines with one actuated by the pivoting movement of its connecting rod Lock, through which it is given a progressive rotation around its axis is, characterized in that it is given the rotary movement via a resilient intermediate member which is a resistance of the piston to the progress of its rotational movement yields elastically.

1 sheet of drawings