DE102006013254B4

DE102006013254B4 - Linear-rotary conversion gear and motor hereby

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Publication number: DE102006013254B4
Application number: DE200610013254
Authority: DE
Original assignee: GERWIN HOLGER; HORST HUBERTUS
Current assignee: GERWIN HOLGER; HORST HUBERTUS
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: DE102006013254A1

Abstract

Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe mit einem ersten Element (3a, 3b, 5, 7a, 7b; 11, 11a, 11b, 12a, 12b), welches entlang einer ersten Achse (I) linear verschiebbar ausgebildet und angeordnet ist, und das an zwei einander in Richtung der ersten Achse (I) gegenüberliegenden Enden erste Kontaktbereiche (10a, 10b) aufweist, sowie mit einem zweiten Element (8, 8', 8aa, 8b), welches um eine zu der ersten Achse (I) senkrechte zweite Achse (II) drehbar ausgebildet und angeordnet ist, welches wenigstens zwei zweite Kontaktbereiche (9a, 9b) aufweist, wobei die ersten und zweiten Kontaktbereiche (9a, 9b, 10a, 10b) zur Umwandlung einer linearen Bewegung des ersten Elements (3a, 3b, 5, 7a, 7b; 11, 11a, 11b, 12a, 12b) in eine Rotationsbewegung des zweiten Elements (8, 8', 8a, 8b) miteinander in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktbereiche (10a, 10b) in Richtung der ersten Achse (I) ortsfest an dem ersten Element gehalten sind und in zwei zueinander versetzten und zu der...Linear-rotation conversion gear with a first element (3a, 3b, 5, 7a, 7b; 11, 11a, 11b, 12a, 12b), which along a first axis (I) linearly displaceable is formed and arranged, and the two at each other in the direction the first axis (I) opposite Ends first contact areas (10a, 10b), as well as with a second element (8, 8 ', 8aa, 8b) which is one to the first Axis (I) vertical second axis (II) rotatably formed and arranged which has at least two second contact regions (9a, 9b), wherein the first and second contact areas (9a, 9b, 10a, 10b) for conversion a linear movement of the first element (3a, 3b, 5, 7a, 7b; 11, 11a, 11b, 12a, 12b) in a rotational movement of the second element (8, 8 ', 8a, 8b) are in contact with each other, characterized in that the first contact areas (10a, 10b) in the direction of the first axis (I) are held stationary on the first element and in two to each other offset and to the ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe mit einem ersten Element, welches entlang einer ersten Achse linear verschiebbar ausgebildet und angeordnet ist, und das an zwei einander in Richtung der ersten Achse gegenüberliegenden Enden erste Kontaktbereiche aufweist, sowie mit einem zweiten Element, welches um eine zu der ersten Achse senkrechte zweite Achse drehbar ausgebildet und angeordnet ist, welches wenigstens zwei zweite Kontaktbereiche aufweist, wobei die ersten und zweiten Kontaktbereiche zur Umwandlung einer linearen Bewegung des ersten Elements in eine Rotationsbewegung des zweiten Elements miteinander in Kontakt stehen. Weiter betrifft die Erfindung einen Motor mit einem derartigen Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe.The The invention relates to a linear-rotary conversion gear with a first element, which along a first axis linearly displaceable is formed and arranged, and the two at each other in the direction the first axis opposite End first contact areas, as well as with a second element, which is rotatable about a second axis perpendicular to the first axis is formed and arranged, which at least two second contact areas , wherein the first and second contact areas for converting a linear movement of the first element in a rotational movement of the second element are in contact with each other. Next concerns the invention a motor with such a linear-rotation conversion gear.

Bei Verbrennungsmotoren wird üblicherweise eine lineare Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder durch eine Kurbelwelle oder dergleichen in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Dagegen ist aus der WO 01/77494 A1 ein Verbrennungsmotor mit vier kreuzförmig angeordneten Zylindern bekannt, die einen gemeinsamen Brennraum bilden. In jedem dieser Zylinder ist ein Kolben verschiebbar angeordnet, der auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer Rolle versehen ist. Die vier Rollen der vier Kolben stehen in Kontakt mit einer Kurvenbahn, die drehbar um die Zylinderanordnung herum angeordnet ist. Die Kurvenbahn weist dabei eine Geometrie auf, die die Kurvenbahn durch die Expansion der Kolben in eine Rotation versetzt. Die Zylinder, die Kolben sowie die daran angeordneten Rollen und die Kurvenbahn liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene. Bei dieser Anordnung wird es als nachteilig empfunden, dass aufgrund des gemeinsamen Brennraumes, der durch die kreuzförmig angeordneten Zylinder gebildet wird, alle vier Kolben stets gleichzeitig nach außen bzw. nach innen bewegt werden. Dies bringt es mit sich, dass nach dem Verbrennungstakt das Ausstoßen der Abgase, das Ansaugen des Kraftstoffgemisches sowie das Verdichten des Gemisches erfolgt, ohne dass dies durch einen gleichzeitigen Verbrennungstakt unterstützt wird.In internal combustion engines, usually a linear movement of a piston in a cylinder is converted into a rotary motion by a crankshaft or the like. In contrast, from the WO 01/77494 A1 an internal combustion engine with four cylinders arranged in a cross shape, which form a common combustion chamber. In each of these cylinders, a piston is slidably disposed, which is provided on its side facing away from the combustion chamber with a roller. The four rollers of the four pistons are in contact with a cam track which is rotatably disposed around the cylinder assembly. The curved path has a geometry which causes the curved path to rotate by the expansion of the pistons. The cylinders, the pistons and the rollers arranged thereon and the curved path lie in a common plane. In this arrangement, it is considered disadvantageous that due to the common combustion chamber, which is formed by the cylinder arranged in a cruciform manner, all four pistons are always simultaneously moved outwards or inwards. This entails that after the combustion cycle, the discharge of the exhaust gases, the suction of the fuel mixture and the compression of the mixture takes place without being supported by a simultaneous combustion cycle.

In der US 4,334,506 wird ein ähnlicher Motor vorgeschlagen, bei welchem mehrere Zylinder nebeneinander angeordnet sind. In jedem der Zylinder sind zwei Kolben verschiebbar aufgenommen, die einen gemeinsamen Brennraum definieren. Diese Kolben tragen jeweils an ihren dem Zylinder abgewandten Enden Rollen, welche auf einer Kurvenbahn abrollen, die derart ausgebildet ist, dass die die Zylinder umschließende Kurvenbahn im Verbrennungstakt in eine Rotation versetzt wird. Bei dieser Anordnung ist es mit vier nebeneinander angeordneten Zylindern möglich, dass ein Zylinder im Verbrennungstakt die übrigen Zylinder antreibt, welche Abgase ausstoßen, Kraftstoff einsaugen bzw. Kraftstoff verdichten. Aufgrund der nebeneinander angeordneten Zylinder ist dieser Motor jedoch vergleichsweise groß.In the US 4,334,506 a similar engine is proposed in which a plurality of cylinders are arranged side by side. In each of the cylinders, two pistons are slidably received, which define a common combustion chamber. These pistons each carry at their ends facing away from the cylinder rollers which roll on a cam track, which is designed such that the cam track enclosing the cylinder is set in rotation in the combustion cycle. In this arrangement, with four cylinders arranged next to each other, it is possible for one cylinder in the combustion cycle to drive the remaining cylinders which discharge exhaust gases, suck in fuel or compress fuel. Due to the juxtaposed cylinder, however, this engine is comparatively large.

Schließlich wird in der DE 84 30 976 U1 ein Viertaktmotor mit freifliegenden Kolben beschrieben. Bei diesem Motor sind in zwei in axialer Richtung hintereinander liegenden Zylinderräumen Kolben verschiebbar geführt, wobei die beiden Kolben der beiden Zylinderräume durch eine gemeinsame Zwischenkolbenstange starr miteinander verbunden sind. In jedem Zylinder werden dabei durch den Kolben zwei Brennräume definiert, so dass insgesamt vier Brennräume gebildet werden. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, dass immer in einer der vier Brennkammern ein Verbrennungstakt stattfindet, während in den anderen Brennkammern Abgas ausgestoßen, Kraftstoff-Luft-Gemisch eingesaugt bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichtet wird. Dieser Motor soll seine Antriebskraft als eine lineare Antriebskraft weiterleiten und ist somit beispielsweise für den Einsatz in Generatoren, Pumpen und Kompressoren vorgesehen. Eine Umwandlung einer linearen Antriebskraft dieses Motors in eine Drehbewegung ist nicht offenbart.Finally, in the DE 84 30 976 U1 a four-stroke engine with free-flying piston described. In this engine, pistons are displaceably guided in two cylindrical spaces arranged one behind the other in the axial direction, wherein the two pistons of the two cylinder chambers are rigidly connected to each other by a common intermediate piston rod. In each cylinder, two combustion chambers are defined by the piston, so that a total of four combustion chambers are formed. With this arrangement as well, it is possible for one combustion cycle to always take place in one of the four combustion chambers, while exhaust gas is ejected in the other combustion chambers, and the fuel-air mixture is drawn in or the fuel-air mixture is compressed. This engine is to pass on its driving force as a linear driving force and is thus intended, for example, for use in generators, pumps and compressors. A conversion of a linear driving force of this motor in a rotary motion is not disclosed.

Aus der DE 697 10 893 T2 ist ein Motor bekannt, bei welchem Kolbenstangen auf einer gemeinsamen Achse hintereinander verschiebbar angeordnet sind. Die Enden der Kolben sind zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung in Kurvenbahnen geführt.From the DE 697 10 893 T2 a motor is known in which piston rods are arranged on a common axis in a row displaceable. The ends of the pistons are guided to convert a linear movement into a rotational movement in curved paths.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen Motor und ein Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe bereitzustellen, welche eine besonders kompakte Bauweise sowie eine sichere Funktion für die Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung und umgekehrt ermöglichen.task In contrast, in the present invention, it is a motor and a linear-rotation conversion gear provide a particularly compact design and a safe function for the conversion of a linear motion into a rotary motion and vice versa.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die ersten Kontaktbereiche in Richtung der ersten Achse ortsfest an dem ersten Element gehalten sind und in zwei zueinander versetzten und zu der ersten Achse parallelen Ebenen liegen, und dass die zweiten Kontaktbereiche als zwei zueinander versetzte und in zu der ersten Achse parallelen Ebene liegenden Bahnen gebildet sind. Auf diese Weise ist es möglich, bereits mit einem vollständigen Hub und Rückhub, das heißt mit einer einzigen Hin- und Herbewegung des ersten Elements, eine vollständige Umdrehung des zweiten Elements zu bewirken. Es kann folglich mit dem Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe ein sehr hoher Wirkungsgrad, bspw. durch hohe Rotationsgeschwindigkeiten des zweiten Elements oder durch eine geringe Drehzahl mit einem hohem Drehmoment erzielt werden. Bei einem Einsatz des Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebes in einem Motor führt dies zu einem geringen Kraftstoffverbrauch bei hoher Leistung.This object is achieved according to the invention with a linear-rotational conversion gearbox of the type mentioned above essentially in that the first contact areas are held stationary in the direction of the first axis on the first element and lie in two mutually offset and parallel to the first axis planes, and that the second contact regions are formed as two mutually offset and lying in the first axis parallel plane tracks. In this way, it is possible to effect a complete revolution of the second element already with a complete stroke and return stroke, that is, with a single reciprocation of the first element. It can consequently be achieved with the linear-rotary conversion gear very high efficiency, for example. By high rotational speeds of the second element or by a low speed with a high torque. At one Setting the linear rotary reduction gear in an engine results in low fuel consumption at high power.

Erfindungsgemäß weisen die beiden parallel zueinander angeordneten Bahnen jeweils einen Bahngrund auf, dessen radialer Abstand sich von der zweiten Achse entlang der Bahn verändert. Dies ermöglicht es, eine Rotation des zweiten Elements aufgrund einer linearen Bewegung des ersten Elements zu erzeugen. In gleicher Weise kann auch eine Rotation des zweiten Elements in eine lineare Bewegung des ersten Elements umgewandelt werden.According to the invention the two tracks arranged parallel to each other in each case one track ground whose radial distance is along the second axis changed the course. this makes possible it, a rotation of the second element due to a linear motion of the first element. In the same way can also a Rotation of the second element into a linear motion of the first Elements are converted.

Vorzugsweise sind zumindest zwei benachbarte Bahnen derart ausgebildet, dass der radiale Abstand von der zweiten Achse jedes Bahnpunkte einer ersten Bahn und der radiale Abstand von der zweiten Achse eines diametral gegenüber liegenden Bahnpunktes der zweiten Bahn zusammen immer einen konstanten Betrag ergeben. Die beiden ersten Kontaktbereiche des ersten Elements können somit in konstantem Abstand zueinander gehalten werden, wobei jeder der beiden ersten Kontaktbereiche stets mit einer der beiden parallel zueinander angeordneten Bahnen in Berührung steht.Preferably At least two adjacent tracks are formed such that the radial distance from the second axis of each track points one first path and the radial distance from the second axis of a diametrically opposite lying track point of the second track together always a constant Amount result. The first two contact areas of the first element can thus kept at a constant distance from each other, each one the two first contact areas always with one of the two parallel mutually arranged webs is in contact.

Um den Verschleiß sowie Reibverluste zu minimieren wird es bevorzugt, wenn die Bahnen und/oder die ersten Kontaktbereiche des ersten Elements aus einem gehärteten und/oder die Reibung vermindernden Material gebildet sind.Around the wear as well It is preferred to minimize friction losses when the webs and / or the first contact areas of the first element of a hardened and / or the friction-reducing material are formed.

Der Austausch beschädigter Bahnen kann dadurch erleichtert werden, dass diese jeweils aus wenigstens zwei Segmenten bestehen, die insbesondere lösbar miteinander verbunden sind. Es ist folglich nicht erforderlich, das gesamte zweite Element mit mehreren Bahnen auszutauschen, sondern es können bei Bedarf einzelne gegebenenfalls durch Verschleiß beschädigte Bahnelemente rasch und kostengünstig ausgewechselt werden.Of the Exchange damaged Orbits can be facilitated by having at least consist of two segments, in particular detachably connected to each other are. It is therefore not necessary to use the entire second element to exchange several tracks, but it can if necessary individual if necessary damaged by wear track elements fast and inexpensive be replaced.

Wenn sich der Bahngrund jeder der Bahnen in einem Bahnabschnitt von der zweiten Achse entfernt und in einem anderen Bahnabschnitt an die zweite Achse annähert, wird durch einen vollständigen Hub und Rückhub des ersten Elements eine vollständige Umdrehung des zweiten Elements verursacht. Es können jedoch auch jeweils zwei oder mehr Bahnabschnitte einer Bahn sich von der zweiten Achse entfernen und entsprechend auch zwei oder mehr Bahnabschnitte dieser Bahn sich wieder der zweiten Achse annähern. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass bei einer Umdrehung des zweiten Elements in vier Brennkammern alle vier Takte eines Viertaktmotors durchlaufen werden.If the track bottom of each of the tracks in a track section of the second axis away and in another track section to the second Axis approximates, is through a complete Lift and return stroke of the first element a full one Rotation of the second element causes. However, there can also be two or more web portions of a web are removed from the second axis and correspondingly also two or more track sections of this track approach the second axis again. This makes it possible, for example, that in one revolution of the second element in four combustion chambers all go through four strokes of a four-stroke engine.

Die ersten Kontaktbereiche des ersten Elements können, um die Reibverluste sowie den Verschleiß weiter zu minimieren, als in den Bahnen abrollende und/oder gleitende Rollen, Kugeln oder dergleichen Wälzelemente ausgebildet sein. Derartige Wälzkörperpaarungen eignen sich für eine reibungsarme Übertragung hoher axialer Lasten bei gleichzeitig geringem Verschleiß.The First contact areas of the first element can cause the frictional losses as well the wear continues minimize, as in the lanes rolling and / or sliding roles, Balls or the like rolling elements be educated. Such rolling element pairings are suitable for a low-friction transmission high axial loads with low wear.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element einstückig mit den ersten Kontaktbereichen ausgebildet. Alternativ ist auch eine andere starre Verbindung zwischen dem ersten Element und den ersten Kontaktbereichen möglich. Durch die starre Verbindung der beiden ersten Kontaktbereiche werden diese immer nur in axialer Richtung auf Druck beansprucht, wodurch eine besonders gleichmäßige Belastung des ersten Elements entsteht. Eine derartige Belastung kann in dem ersten Element gut abgefangen werden, so dass dieses sich durch eine besonders hohe Lebensdauer und eine einfache Konstruktion auszeichnet.To a particularly preferred embodiment According to the invention, the first element is integral with the first contact areas educated. Alternatively, another rigid connection between the first element and the first contact areas possible. By the rigid connection of the first two contact areas become this always claimed only in the axial direction to pressure, creating a particularly uniform load of the first element arises. Such a load may be in the first element be well intercepted, so that this is through a particularly high durability and a simple construction distinguishes.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter durch einen Motor gelöst, der beispielsweise mit einem Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe der oben genannten Art ausgestattet ist. Erfindungsgemäß weist dieser Motor mindestens zwei gegebenenfalls miteinander verbundene Kolbenstangen oder dergleichen auf, welche gemeinsam entlang zweier parallelversetzte Achsen verschiebbar ausgebildet und angeordnet sind. Die in entgegengesetzte Richtungen weisenden Enden der Kolbenstangen sind zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung in mindestens zwei in zueinander parallelen Ebenen versetzt liegenden Kurvenbahnen geführt. Dieser Motor ermöglicht eine besonders einfache und insbesondere platzsparende Bauweise, da die Kolbenstangen nur geringfügig gegeneinander versetzt sein müssen. Entsprechend sind auch die beiden Kurvenbahnen nur geringfügig gegeneinander versetzt, so dass der erfindungsgemäße Motor die günstige Form einer flachen Kreisscheibe aufweisen kann.The The object underlying the invention is further by a Engine solved, for example, with a linear-rotary conversion gear The above type is equipped. According to the invention this engine at least two possibly interconnected Piston rods or the like, which together along two parallel offset axes formed and arranged displaceable are. The opposite ends of the piston rods are for converting a linear motion into a rotary motion offset in at least two mutually parallel planes Curved tracks led. This engine allows a particularly simple and especially space-saving design, because the piston rods only slightly must be offset from each other. Corresponding are the two curved paths only slightly offset from each other, so that the engine according to the invention the cheap Shape of a flat circular disk may have.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die beiden Kolbenstangen jeweils einen Kolben aufweisen, wobei die beiden Kolben abgedichtet in zwei Zylindern verschiebbar gelagert und über eine Zwischenkolbenstange starr miteinander verbunden sind. Auf diese Weise werden jeweils zwei Kolbenstangen, zwei Kolben und die Zwischenkolbenstange stets gemeinsam bewegt.In Further development of the inventive concept, it is provided that the two piston rods each having a piston, wherein the two Piston sealed in two cylinders and slidably mounted over a Intermediate piston rod are rigidly interconnected. To this In each case, two piston rods, two pistons and the intermediate piston rod always moving together.

Wenn die beiden Zylinder koaxial zueinander ausgebildet sind, lassen sich diese besonders einfach herstellen. Gegebenenfalls können die beiden Zylinder durch eine gemeinsame Zylinderbohrung gebildet sein, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern, in welchem die Zwischenkolbenstange vorgesehen ist, in geeigneter Weise verschlossen ist, jedoch den Durchgang der Zwischenkolbenstange ermöglicht. Hierbei ist wenigstens eine der Kolbenstangen exzentrisch zu dem dieser zugeordneten Kolben angeordnet. Insbesondere können beide Kolbenstangen leicht exzentrisch mit den Kolben verbunden sein, wobei die Zwischenkolbenstange mittig mit den beiden Kolben verbunden sein kann. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die beiden Kolbenstangen jeweils mittig mit den Kolben verbunden sind, während die Zwischenkolbenstange exzentrisch mit den beiden Kolben verbunden ist und die beiden Zylinder entsprechend gegeneinander versetzt angeordnet sind.If the two cylinders are coaxial with each other, they can be produced particularly easily. Optionally, the two cylinders may be formed by a common cylinder bore, wherein the gap between the two cylinders, in which the intermediate piston rod is provided in a suitable ver closed, but allows the passage of the intermediate piston rod. Here, at least one of the piston rods is arranged eccentrically to the piston associated therewith. In particular, both piston rods can be slightly eccentrically connected to the piston, wherein the intermediate piston rod can be centrally connected to the two pistons. Alternatively, it is also possible that the two piston rods are each connected centrally with the piston, while the intermediate piston rod is eccentrically connected to the two pistons and the two cylinders are arranged offset from each other accordingly.

Die Kolben in den Zylindern einer Einheit definieren erfindungsgemäß vier Zylinderkammern, die insbesondere vier Brennräume eines Verbrennungsmotors sein können. Somit kann bei jedem Hub oder Rückhub einer derartigen Kolbenanordnung stets ein Verbrennungstakt in einer der Zylinderkammern stattfinden, während in den übrigen drei Zylinderkammern Abgas ausgestoßen, Kraftstoff-Luft-Gemisch eingesaugt bzw. verdichtet wird.The Pistons in the cylinders of a unit define according to the invention four cylinder chambers, the particular four combustion chambers an internal combustion engine can be. Thus, every stroke or return stroke Such a piston assembly always a combustion cycle in one the cylinder chambers take place while in the remaining three Cylinder chambers Exhausted exhaust, Aspirated fuel-air mixture or compressed.

In Abwandlung dieser Ausführungsform können die Kolbenstangen des Motors auch mit wenigstens einem Kolben verbunden sein, der in wenigstens einem Zylinder eines Verbrennungs- oder Gasdruckmotors abgedichtet geführt ist. Der Motor kann auf diese Weise mit zwei oder mehr Kolben als Gasdruckmotor oder dergleichen betrieben werden.In Modification of this embodiment can the piston rods of the engine also connected to at least one piston be in at least one cylinder of a combustion or Gas pressure motor sealed out is. The engine can work this way with two or more pistons Gas engine or the like can be operated.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kolbenstangen mit einem Linearantrieb verbunden, welcher eine lineare Bewegung der Kolbenstangen erzeugt, die in eine Rotation der Kurvenbahnen umgewandelt wird. Ein derartiger linearer Antrieb kann beispielsweise durch einen Magnetantrieb, einen Spindelantrieb, einen Piezoantrieb oder dergleichen gebildet sein.To a further embodiment invention, the piston rods are connected to a linear drive, which generates a linear movement of the piston rods, which in a rotation of the curved paths is converted. Such a linear drive can be achieved for example by a magnetic drive, a spindle drive, a piezo drive or the like formed be.

Selbstverständlich kann der Motor auch beispielsweise als ein Elektromotor ausgebildet sein, bei welchem die Kurvenbahnen in eine Rotation versetzt werden, die wiederum eine lineare Abtriebsbewegung der Kolbenanordnung verursacht.Of course you can the engine may also be designed, for example, as an electric motor, in which the cam tracks are placed in a rotation, the in turn causes a linear output movement of the piston assembly.

Der erfindungsgemäße Motor eignet sich auch zum Erzeugen einer linearen Bewegung aus einem Rotationsantrieb.Of the Motor according to the invention is also suitable for generating a linear movement from a Rotary drive.

Weiter können auch mehrere Motoreinheiten zu einem gemeinsamen Motor bspw. in Tandemanordnung zusammengefügt werden. Dabei sind die Motoreinheiten einander vorzugsweise derart zugeordnet, dass die Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe auf einer gemeinsamen zweiten Achse liegen, wobei die ersten Achsen ggf. jeweils zueinander gedreht angeordnet sein können.Further can also several engine units to a common engine eg. In Tandem assembly joined together become. The motor units are preferably one another in this case assigned to the linear-rotary conversion gear on a common lie second axis, wherein the first axis, if necessary, each other can be arranged rotated.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie der Zeichnung. Further developments, Advantages and applications The invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments as well as the drawing.

Es zeigen schematisch:It show schematically:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Motor mit einem Rotations-Linear-Umsetzungsgetriebe nach einer ersten Ausführungsform, 1 a plan view of a motor according to the invention with a rotary-to-linear conversion gear according to a first embodiment,

2 einen Schnitt durch den Motor nach 1 entlang der Linie A-A, 2 a cut through the engine after 1 along the line AA,

3a die Kurvenbahnen des Motors nach 1, 3a the curved paths of the engine after 1 .

3b in Perspektivansicht die Kurvenbahnen des Motors nach 1, 3b in perspective view, the cam tracks of the engine after 1 .

4 in Perspektivansicht einen Schnitt durch den Motor nach 1, 4 in perspective view a section through the engine after 1 .

5 eine zweite Ausführungsform eines Motors mit Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe, 5 a second embodiment of a motor with linear-rotary conversion gear,

6 eine dritte Ausführungsform eines Motors mit einem Linear-Rotations-Umsetzungsgetriebe und 6 a third embodiment of a motor with a linear-rotary conversion gear and

7 einen Schnitt durch den Motor nach einer weiteren Ausführungsform mit versetzten Kolben. 7 a section through the engine according to another embodiment with offset piston.

Der in den 1 bis 4 dargestellte Motor 1 ist beispielsweise als ein Verbrennungsmotor ausgebildet, in welchem, wie insbesondere aus den 2 und 4 ersichtlich ist, zwei zumindest im Wesentlichen baugleiche koaxiale Zy linder 2a und 2b vorgesehen sind. In jedem der beiden Zylinder 2a, 2b ist ein Kolben 3a bzw. 3b abgedichtet verschiebbar, so dass insgesamt vier Zylinderkammern 4a, 4b, 4c und 4d gebildet werden.The in the 1 to 4 illustrated engine 1 is designed for example as an internal combustion engine, in which, in particular from the 2 and 4 it can be seen, two at least substantially identical coaxial Zy cylinder 2a and 2 B are provided. In each of the two cylinders 2a . 2 B is a piston 3a respectively. 3b sealed displaceable, so that a total of four cylinder chambers 4a . 4b . 4c and 4d be formed.

Die beiden Kolben 3a und 3b sind starr über eine Zwischenkolbenstange 5 verbunden, die abgedichtet durch eine die beiden Zylinder 2a und 2b unterteilende Trennwand 6 geführt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Zwischenkolbenstange 5 mittig mit den beiden Zylindern 3a, 3b verbunden. Auf der jeweils der Zwischenkolbenstange 5 abgewandten Seite ist jeder der Kolben 3a bzw. 3b mit einer Kolbenstange 7a bzw. 7b verbunden, welche abgedichtet aus den Zylindern 2a bzw. 2b hinausragt. Die Kolbenstangen 7a und 7b sind dabei exzentrisch an den jeweiligen Kolben 3a bzw. 3b angeordnet, wobei die beiden Kolbenstangen 7a und 7b in zueinander versetzten, parallelen Ebenen angeordnet sind. Die gesamte Kolbenanordnung ist somit entlang einer ersten Achse I linear verschiebbar, in welcher die Zwischenkolbenstange 5 liegt und die versetzt und parallel zwischen den Achsen der Kolbenstangen 7a und 7b angeordnet ist. Die gesamte Kolbenanordnung kann dabei, wie in 2 angedeutet, einstückig ausgebildet sein oder durch starr miteinander verbundene Komponenten gebildet sein.The two pistons 3a and 3b are rigid over an intermediate piston rod 5 connected, sealed by one of the two cylinders 2a and 2 B dividing partition 6 is guided. In the illustrated embodiment, the intermediate piston rod 5 in the middle with the two cylinders 3a . 3b connected. On each of the intermediate piston rod 5 opposite side is each of the pistons 3a respectively. 3b with a piston rod 7a respectively. 7b connected, which sealed from the cylinders 2a respectively. 2 B protrudes. The piston rods 7a and 7b are eccentric to the respective piston 3a respectively. 3b arranged, with the two piston rods 7a and 7b are arranged in mutually offset, parallel planes. The entire piston assembly is thus linearly displaceable along a first axis I, in which the intermediate piston rod 5 lies and the staggered and parallel between the axes of the piston rods 7a and 7b is arranged. The entire piston assembly can, as in 2 indicated, integrally formed or formed by rigidly interconnected components.

Die der Zwischenkolbenstange 5 abgewandten Enden der Kolbenstangen 7a und 7b sind von einem ringartigen Element 8 umgeben, welches um eine zweite Achse II drehbar ist. Die zweite Achse II steht dabei senkrecht auf der ersten Achse I. Wie insbesondere aus den 3a und 4 ersichtlich ist, weist das ringförmige Element 8 zwei Kurvenbahnen 9a und 9b auf, die in zueinander versetzten und zu der ersten Achse I parallelen Ebene liegen. Diese Ebenen der Kurvenbahnen 9a bzw. 9b fallen mit den Ebenen der Kolbenstangen 7a bzw. 7b zusammen.The intermediate piston rod 5 opposite ends of the piston rods 7a and 7b are of a ring-like element 8th surrounded, which is rotatable about a second axis II. The second axis II is perpendicular to the first axis I. As in particular from the 3a and 4 it can be seen has the annular element 8th two curved paths 9a and 9b on, which lie in mutually offset and parallel to the first axis I level. These levels of curved paths 9a respectively. 9b fall with the levels of the piston rods 7a respectively. 7b together.

In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Kurvenbahnen 9a und 9b jeweils derart ausgebildet, dass sich ihr Bahngrund in jeweils zwei Bahnabschnitten an die zweite Achse II annähert und in jeweils zwei Abschnitten von der zweiten Achse II entfernt. Dabei sind die beiden Kurvenbahnen 9a und 9b derart ausgebildet, dass der Abstand des Bahngrunds der Kurvenbahn 9a von der zweiten Achse II und der Abstand des Bahngrunds der Kurvenbahn 9b zu der zweiten Achse II zusammen immer betragsgleich ist.In the illustrated embodiment, the two cam tracks 9a and 9b each formed such that its track base in each case two track sections approximates to the second axis II and removed in each case two sections of the second axis II. Here are the two curved paths 9a and 9b formed such that the distance of the web base of the curved path 9a from the second axis II and the distance of the Bahngrunds the curved path 9b to the second axis II together is always the same amount.

Die beiden Kurvenbahnen 9a und 9b bilden Kontaktbereiche, in welchen ebenfalls als Kontaktbereiche dienende Rollen 10a, 10b abrollen und/oder gleiten. Die Rollen 10a und 10b sind dabei ortsfest und drehbar in den der Zwischenkolbenstange 5 abgewandten Enden der Kolbenstangen 7a bzw. 7b gelagert. Die Rollen 10a und 10b und/oder die Kurvenbahnen 9a bzw. 9b können dabei aus einem gehärteten und/oder die Reibung vermindernden Material gebildet bzw. mit einem derartigen Material ausgerüstet sein.The two curved paths 9a and 9b form contact areas, in which also serving as contact areas roles 10a . 10b unroll and / or glide. The roles 10a and 10b are stationary and rotatable in the intermediate piston rod 5 opposite ends of the piston rods 7a respectively. 7b stored. The roles 10a and 10b and / or the curved paths 9a respectively. 9b can be formed from a hardened and / or friction-reducing material or be equipped with such a material.

In der Ausführungsform nach 4 ist der Motor 1 als Verbrennungsmotor ausgebildet, wobei die vier Zylinderkammern 4a, 4b, 4c und 4d jeweils Brennräume definieren. Weiter sind in 4 schematisch Zündkerzen angedeutet, wobei jedem der Brennräume eine Zündkerze zugeordnet ist. Durch das Vorsehen von Einlass- und Auslassventilen für jeden der Brennräume 4a, 4b, 4c und 4d wird ein Viertaktmotor gebildet, der derart ausgelegt ist, dass bei jedem Hub oder Rückhub der Kolbenanordnung immer in einer der Brennkammern 4a, 4b, 4c oder 4d ein Verbrennungstakt stattfindet, während in jeweils einer anderen Brennkammer Abgas ausgestoßen, Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichtet wird. Jeder Hub oder Rückhub der Kolbenanordnung erfolgt somit während eines Verbrennungstaktes in einem der Brennräume.In the embodiment according to 4 is the engine 1 designed as an internal combustion engine, wherein the four cylinder chambers 4a . 4b . 4c and 4d each define combustion chambers. Next are in 4 schematically indicated spark plugs, each of the combustion chambers is associated with a spark plug. By providing intake and exhaust valves for each of the combustion chambers 4a . 4b . 4c and 4d a four-stroke engine is designed, which is designed such that with each stroke or return stroke of the piston assembly always in one of the combustion chambers 4a . 4b . 4c or 4d a combustion cycle takes place while exhaust gas is ejected in each case in a different combustion chamber, fuel-air mixture is sucked in or fuel-air mixture is compressed. Each stroke or return stroke of the piston assembly thus takes place during a combustion cycle in one of the combustion chambers.

Dadurch, dass die Rollen 10a und 10b in den Kurvenbahnen 9a bzw. 9b geführt sind, wird das ringförmige Element 8 in Folge einer linearen Hin- und Herbewegung der Kolbenanordnung in eine Rotation versetzt. Mit anderen Worten dreht sich das ringförmige Element 8, wenn die Kolben 3a und 3b in den Zylindern 2a bzw. 2b hin und her gleiten.Because of the roles 10a and 10b in the curved paths 9a respectively. 9b are guided, the annular element 8th set in rotation due to a linear reciprocating motion of the piston assembly. In other words, the annular element rotates 8th when the pistons 3a and 3b in the cylinders 2a respectively. 2 B glide back and forth.

Wie aus den 2 und 4 ersichtlich ist, ist der Aufbau des Motors 1 besonders kompakt und hat die Form einer flachen Kreisscheibe. Alternativ zu dem Einsatz als Verbrennungsmotor kann der Motor 1 auch als ein Gasdruckmotor verwendet werden, wenn diesem beispielsweise Druckluft oder dergleichen zugeführt wird. In gleicher Weise kann der Motor 1 auch als Hydraulikmotor mit einer geeigneten Hydraulikflüssigkeit betrieben werden. Weiter ist es möglich, alternativ oder zusätzlich zu den versetzt an den Kolben 3a bzw. 3b angeordneten Kolbenstangen 7a und 7b die Zylinder 2a und 2b nicht koaxial, sondern versetzt zueinander auszubilden. So kann in gleicher Weise erreicht werden, dass die Kolbenstangen 7a und 7b in zueinander versetzten parallelen Ebenen liegen, welche den parallelen Ebenen der Kurvenbahnen 9a und 9b entsprechen.Like from the 2 and 4 is apparent, is the structure of the engine 1 particularly compact and has the shape of a flat disc. As an alternative to use as an internal combustion engine, the engine 1 also be used as a gas pressure motor when this example, compressed air or the like is supplied. In the same way, the engine 1 be operated as a hydraulic motor with a suitable hydraulic fluid. Further, it is possible, alternatively or in addition to the offset to the piston 3a respectively. 3b arranged piston rods 7a and 7b the cylinders 2a and 2 B not coaxial, but offset form each other. So can be achieved in the same way that the piston rods 7a and 7b lie in mutually offset parallel planes, which the parallel planes of the curved paths 9a and 9b correspond.

In den 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsformen von Motoren dargestellt. Diese Ausführungsformen sind beide dadurch gekennzeichnet, dass der Bauraum in Richtung der ersten Achse I weiter minimiert wurde. Hierzu umgreifen die Kurvenbahnen 9a und 9b die Zylinder nicht von außen, sondern sind versetzt zu diesen in ebenfalls der ersten Achse I parallelen Ebene angeordnet.In the 5 and 6 Two further embodiments of engines are shown. These embodiments are both characterized in that the space in the direction of the first axis I was further minimized. For this purpose, the curved paths surround 9a and 9b the cylinders are not from the outside, but are offset to these in the first axis I parallel plane arranged.

In 5 ist dabei eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Zwischenkolbenstange 5 einen Arm 11 trägt, der sich in einer zu der ersten Achse I und der zweiten Achse II aufgespannten Ebene erstreckt. Auf der der Zwischenkolbenstange 5 abgewandten Seite des Arms 11 sind versetzt zueinander und parallel zu der ersten Achse I zwei Kolbenstangen 12a und 12b angeordnet. Diese Kolbenstangen 12a und 12b können, wie oben unter Bezugnahme auf dieIn 5 An embodiment is shown, in which the intermediate piston rod 5 an arm 11 carries, which extends in a plane defined by the first axis I and the second axis II. On the intermediate piston rod 5 opposite side of the arm 11 are offset from each other and parallel to the first axis I two piston rods 12a and 12b arranged. These piston rods 12a and 12b can, as with reference to the above

1 bis 4 beschrieben, Rollen oder dergleichen Kontaktbereiche tragen, welche mit zwei zueinander versetzten Kurvenbahnen 9a und 9b eines ringförmigen Elements 8' in Kontakt stehen. Durch eine lineare Bewegung der Zwischenkolbenstange 5 wird folglich das ringförmige Element 8' in eine Rotation versetzt bzw. umgekehrt. 1 to 4 described wearing roles or the like contact areas, which with two staggered curved paths 9a and 9b an annular element 8th' stay in contact. By a linear movement of the intermediate piston rod 5 thus becomes the annular element 8th' put in a rotation or vice versa.

Die Ausführungsform nach 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 5 darin, dass an der Zwischenkolbenstange 5 zwei Arme 11a, 11b angeordnet sind, die wiederum in einer durch die erste Achse I und die zweite Achse II aufgespannten Ebene liegen. An den Enden jedes Arms 11a bzw. 11b ist eine Kolbenstange 12a bzw. 12b vorgesehen, die eine Rolle oder dergleichen als einen Kontaktbereich trägt. Jede dieser Rollen steht mit einer Kurvenbahn 9a bzw. 9b in Kontakt, wobei die um die zweite Achse II drehbaren Kurvenbahnen nicht in einem gemeinsamen ringförmigen Element, sondern in zwei parallel zueinander angeordneten ringförmigen Elementen 8a und 8b angeordnet sind.The embodiment according to 6 differs from the embodiment according to 5 in that at the intermediate piston rod 5 two arms 11a . 11b are arranged, which in turn lie in a plane spanned by the first axis I and the second axis II. At the ends of each Arms 11a respectively. 11b is a piston rod 12a respectively. 12b provided that carries a roller or the like as a contact area. Each of these roles stands with a curved path 9a respectively. 9b in contact, wherein the rotatable about the second axis II cam tracks not in a common annular member, but in two mutually parallel annular elements 8a and 8b are arranged.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Motors in Schnittansicht dargestellt, wobei gegenüber der Ausführungsform nach 2 die Zylinder 2a und 2b nicht miteinander fluchten, sondern versetzt zueinander und versetzt zu der ersten Achse I angeordnet sind. Entsprechend sind auch die Kolben 3a und 3b parallel zu der Achse I versetzt geführt. Die Kolbenstangen 7a und 7b können dabei mittig an den Kolben 3a bzw. 3b fixiert sein, während die Zwischenkolbenstange 5 exzentrisch an den beiden Kolben festgelegt ist.In 7 a further embodiment of a motor is shown in sectional view, with respect to the embodiment according to 2 the cylinders 2a and 2 B not aligned with each other, but offset from each other and offset from the first axis I are arranged. Corresponding are the pistons 3a and 3b offset parallel to the axis I out. The piston rods 7a and 7b can be centered on the piston 3a respectively. 3b be fixed while the intermediate piston rod 5 eccentrically fixed to the two pistons.

11: Motorengine
2a, 2b2a, 2 B: Zylindercylinder
3a, 3b3a, 3b: Kolbenpiston
4a, 4b, 4c, 4d4a, 4b, 4c, 4d: Zylinderkammer/BrennraumCylinder chamber / combustion chamber
55: ZwischenkolbenstangeBetween the piston rod
66: Trennwandpartition wall
7a, 7b7a, 7b: Kolbenstangepiston rod
8, 8', 8a, 8b8th, 8 ', 8a, 8b: ringförmiges Elementannular element
9a, 9b9a 9b: Kurvenbahncam track
10a, 10b10a, 10b: Rollerole
11, 11a, 11b11 11a, 11b: Armpoor
12a, 12b12a, 12b: Kolbenstangepiston rod

Claims

Linear rotary conversion gearbox with a first element ( 3a . 3b . 5 . 7a . 7b ; 11 . 11a . 11b . 12a . 12b ) which is designed and arranged to be linearly displaceable along a first axis (I), and first contact areas (2) at two ends opposite each other in the direction of the first axis (I) ( 10a . 10b ), as well as with a second element ( 8th . 8th' . 8 aa . 8b ) which is designed and arranged to be rotatable about a second axis (II) perpendicular to the first axis (I) and which has at least two second contact regions (11). 9a . 9b ), wherein the first and second contact areas ( 9a . 9b . 10a . 10b ) for converting a linear motion of the first element ( 3a . 3b . 5 . 7a . 7b ; 11 . 11a . 11b . 12a . 12b ) in a rotational movement of the second element ( 8th . 8th' . 8a . 8b ) are in contact with each other, characterized in that the first contact areas ( 10a . 10b ) are held stationary in the direction of the first axis (I) on the first element and lie in two mutually offset planes which are parallel to the first axis (I), and in that the second contact regions ( 9a . 9b ) are formed as two mutually offset and lying in planes parallel to the first axis (I) tracks.

Linear-rotary conversion gear according to claim 1, characterized in that the tracks ( 9a . 9b ) each have a track base whose radial distance from the second axis (II) varies along the track.

Linear-rotational conversion gear according to claim 2, characterized in that at least two adjacent tracks ( 9a . 9b ) are formed such that the radial distance from the second axis (II) of each track point of a first track ( 9a ) and the radial distance from the second axis (II) of a diametrically opposite point of the second web ( 9b ) together always give a constant amount.

Linear-rotary conversion gear according to one of the preceding claims, characterized in that the tracks ( 9a . 9b ) are formed from a hardened and / or friction-reducing material.

Linear-to-rotary conversion gear according to one of the preceding claims, characterized in that each of the tracks ( 9a . 9b ) consists of at least two segments, which are in particular releasably connected to each other.

Linear rotary reduction gear according to one of the preceding claims, characterized in that the track base of each of the tracks ( 9a . 9b ) in at least one, in particular in two track sections of the second axis (II) and in at least one, in particular in two track sections to the second axis (II) approximates.

Linear-rotational conversion gear according to one of the preceding claims, characterized in that the first contact areas ( 10a . 10b ) than in the railways ( 9a . 9b ) rolling and / or sliding rollers, balls or the like. Are formed.

Linear-rotary conversion gear according to one of the preceding claims, characterized in that the first element ( 3a . 3b . 5 . 7a . 7b ; 11 . 11a . 11b . 12a . 12b ) is formed integrally with the first contact areas.

Motor, in particular with a linear-rotational conversion gear according to one of the preceding claims, with two if necessary verbun which piston rods ( 7a . 7b ; 12a . 12b ) or the like., Which are formed and arranged displaceably together along two parallel offset axes, and their opposite directions pointing ends ( 10a . 10b ) for conversion ei ner linear movement in a rotational movement in two mutually parallel planes offset cam tracks ( 9a . 9b ) are guided.

Engine according to claim 9, characterized in that the two piston rods ( 7a . 7b ; 12a . 12b ) each have a piston ( 3a . 3b ), wherein the two pistons ( 3a . 3b ) sealed in two cylinders ( 2a . 2 B ) slidably mounted and via an intermediate piston rod ( 5 ) are rigidly connected.

Engine according to claim 10, characterized in that the two cylinders ( 2a . 2 B ) are formed coaxially with each other.

Engine according to one of claims 10 or 11, characterized in that at least one of the piston rods ( 7a . 7b ; 12a . 12b ) eccentric to the associated piston ( 3a . 3b ) is arranged.

Engine according to one of claims 10 to 12, characterized in that the pistons ( 3a . 3b ) in the cylinders ( 2a . 2 B ) four cylinder chambers ( 4a . 4b . 4c . 4d ), in particular four combustion chambers of an internal combustion engine ( 1 ) define.

Engine according to claim 9, characterized in that the piston rods ( 7a . 7b ; 12a . 12b ) with at least one piston ( 3a , 3b), which in at least one cylinder ( 2a . 2 B ) is performed sealed a combustion or gas pressure motor.

Engine according to claim 9, characterized in that the piston rods ( 7a . 7b ; 12a . 12b ) are connected to a linear drive, in particular a magnetic drive, a spindle drive or a piezo drive.

Motor according to one of claims 9 to 15, characterized in that the linear-rotary conversion drive a two-piston ( 3a . 3b ) rigidly connecting intermediate piston rod ( 5 ), on which at least one arm ( 11 ; 11a . 11b ) arranged with curved paths ( 9a . 9b ) in contact with piston rods ( 12a . 12b ) wearing.

Motor with several, for example, in tandem with each other coupled motor units according to one of claims 9 to 16.