DE102008050493B3 - Rotary piston engine i.e. synchronous jet engine, has half gear wheels with half number of teeth of drive gear wheels, where base semi-radius of teeth on half gear wheels corresponds to half of base radius of teeth of drive gear wheels - Google Patents

Abstract

The engine has half gear wheels (10, 14) attached to ring cylinder halves (6, 7) and attached on a common shaft (16) during shifting of a pair of pistons per ring cylinder halves at 180 degree to against each other. The half gear wheels have half number of teeth of drive gear wheels (8, 12) that are fastened on shaft supports (23, 24). Auxiliary teeth are arranged such that distribution angle of the teeth is larger than 180 degree. Base semi-radius of the teeth on the half gear wheels corresponds to half of base radius of the teeth of the drive gear wheels.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bei dem, ähnlich wie beim bekannten Wankelmotor, der angetriebene Kolben keine Hin- und Her-Bewegung, sondern eine Rotationsbewegung ausführt.The The invention relates to an internal combustion engine in which, similar to in the known Wankel engine, the driven piston no back-and-forth movement, but performs a rotational movement.

Der Wankelmotor (auch: Kreiskolbenmotor) ist ein Verbrennungsmotor, bei dem keine zylindrischen Kolben in einem Zylinder in axialer Richtung hin- und herbewegt werden. Stattdessen findet sich die umkehrfreie Bewegung eines so genannten Kreiskolbens, der auf einer Exzenterwelle angeordnet in einem Trochoidgehäuse kreist und gleichzeitig um seine eigene Achse rotiert. Die Kontur des Kreiskolbens besteht aus drei abgeflachten Kreisbögen und sieht wie ein ”bauchiges” Dreieck aus. Die Ecken stehen ständig in Kontakt mit dem Trochoidgehäuse und bilden so drei unabhängige Arbeitsräume.Of the Wankel engine (also: rotary engine) is an internal combustion engine, in which no cylindrical piston in a cylinder in the axial Direction to be moved back and forth. Instead, there is the Reversal-free movement of a so-called rotary piston, which on one Eccentric shaft arranged in a Trochoidgehäuse revolves and at the same time its own axis is rotating. The contour of the rotary piston consists from three flattened circular arcs and looks like a "bulbous" triangle out. The corners are constantly in contact with the Trochoid housing and form so three independent Workrooms.

Ein Arbeitsraum des Kreiskolbens läuft am Einlassschlitz vorbei, wobei ein Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt wird. Durch den bei der Drehung des Kreiskolbens immer kleiner werdenden Arbeitsraum wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in diesem Arbeitsraum verdichtet. Nach dem Gasgesetz erwärmt es sich durch die Verdichtung. Schließlich erreicht es den Ort der Zündkerze. Jetzt hat das Kraftstoff-Luft-Gemisch seine höchste Dichte und wird gezündet. Durch die Verbrennung wird der Kreiskolben beschleunigt. Man spricht dabei vom Arbeitstakt. Im Gegensatz zu einem Otto- oder Dieselmotor geht die bei der Verbrennung freiwerdende Energie direkt in eine Drehbewegung der Kurbelwelle über. Mit weiterer Drehung des Arbeitsraumes vergrössert sich das Brennraumvolumen wieder. Der Auslassschlitz wird erreicht, das Abgas wird durch diesen ausgestoßen.One Working space of the rotary piston is running past the inlet slot, sucking in a fuel-air mixture becomes. By the smaller and smaller during the rotation of the rotary piston Working space, the fuel-air mixture is compressed in this working space. After the gas law it heats up through the compression. Finally it reaches the place of Spark plug. Now the fuel-air mixture has its highest density and is ignited. By the combustion is accelerated by the rotary piston. One speaks thereby from the work cycle. Unlike a gasoline or diesel engine the released during combustion energy directly into a rotary motion the crankshaft over. With further rotation of the working space, the combustion chamber volume increases again. The exhaust port is reached, the exhaust gas is through this pushed out.

Dieser Zyklus wird von jedem der drei Arbeitsräume durchlaufen, was bedeutet, dass bei einer Kolbenumdrehung drei Zündungen stattfinden.This Cycle is run through by each of the three workrooms, which means that three ignitions occur during one revolution of the piston.

Ein Vorteil des Wankelmotors gegenüber dem Hubkolbenmotor ist sein relativ einfacher Aufbau. Er hat nur wenige bewegliche Teile (je nach Bauart unterschiedlich viele, meist zwei Kreiskolben und die Exzenterwelle). Dadurch, dass sich alle Teile nur um einen Schwerpunkt drehen, kann man einen Wankelmotor vollkommen auswuchten. Der Wankelmotor hat wegen einer um 50 Prozent längeren Taktdauer eine weit größere Gleichförmigkeit im Motorenlauf als ein Hubkolbenmotor. Die Kraftübertragung geschieht direkt auf die Extenterwelle und benötigt keinen Umweg über die beim Hubkolbenmotor vorhandenen Pleuel. Auch benötigt ein Wankelmotor keinerlei Ventile wie ein Viertakt-Hubkolbenmotor. Darüber hinaus hat er einen niedrigen Oktanzahlbedarf und eine höhere Ausfallsicherheit.One Advantage of the Wankel engine over the Reciprocating engine is its relatively simple construction. He has only a few moving parts (depending on the design, different numbers, usually two Rotary piston and the eccentric shaft). As a result, all parts only To turn a center of gravity, you can complete a Wankel engine balancing. The Wankel engine has because of a 50 percent longer cycle time a much greater uniformity in the engine run as a reciprocating engine. The power transmission happens directly on the extenter shaft and does not need any Detour over the connecting rod present in the reciprocating engine. Also needed Wankel engine no valves such as a four-stroke reciprocating engine. Furthermore he has a low octane requirement and a higher reliability.

Der Wankelmotor besitzt eine relativ geringe Baugrösse. Das heisst, er ermöglicht eine hohe Leistungsdichte bei geringem Gewicht. Der Grund liegt in der kompakteren Anordnung von Exzenterwelle und Läufer im Vergleich zu Kolben, Pleuel und Kurbelwelle beim Hubkolbenmotors. Auch benötigt man nur die Hälfte an Kammervolumen im Vergleich zum Hubraum des Viertakt-Hubkolbenmotors, weil bei jeder Exzenterwellenumdrehung ein Arbeitstakt pro Kammer stattfindet. Durch die räumliche Trennung von Ansaug- und Verbrennungsraum ist der Wankelmotor besonders für den Wasserstoffbetrieb geeignet. Durch die Abwesenheit von heißen Auslassventilen ist zudem die Klopffestigkeit gegenüber dem Viertakt-Hubkolbenmotor gesteigert. Bei Viertakt-Hubkolbenmotoren kann sich das Gemisch nämlich vorzeitig an den heissen Auslassventilen oder der heißen Zündkerze entzünden.Of the Wankel engine has a relatively small size. That means he allows one high power density with low weight. The reason lies in the more compact arrangement of eccentric shaft and rotor compared to pistons, Connecting rod and crankshaft in reciprocating engine. Also needed just half on chamber volume compared to the displacement of the four-stroke reciprocating engine, because with each eccentric shaft rotation one working stroke per chamber takes place. By the spatial Separation of intake and combustion chamber is the Wankel engine particularly for the Hydrogen operation suitable. By the absence of hot exhaust valves is in addition the knocking resistance opposite the four-stroke reciprocating engine increased. In four-stroke reciprocating engines, the mixture may namely prematurely on the hot exhaust valves or the hot spark plug ignite.

Der Wankelmotor eignet sich besonders für den Schichtladebetrieb, weil zum Einspritzen mehr Zeit zur Verfügung steht und die Ladungsschichtung sich ohne Hilfsmittel einstellt.Of the Wankel engine is particularly suitable for stratified charge, because to inject more time is available and the stratification itself without aids.

Der Hauptnachteil des Wankelmotors ist die sehr schwierig zu realisierende Abdichtung zwischen den ArbeitsräumenOf the The main disadvantage of the Wankel engine is the very difficult to implement Sealing between the work spaces

Ein weiterer Nachteil ist sein sehr flacher, langgestreckter Verbrennungsraum, der im Vergleich zum Hubkolbenmotor ein ungünstiges Verhältnis zwischen Brennraumvolumen und -oberfläche hat und deshalb relativ viel Energie in Form von Verlustwärme verlorengeht. Bei alten Wankelmotoren mit Umfangsauslass wurde relativ viel Gemisch unverbrannt am Auslassschlitz ausgeschoben. Dies führte zu hohen HC-Werten im Abgas. Gleichzeitig hatte man eine unerwünscht hohe Abgasrückführungsrate, was zu Zündaussetzern im Leerlauf und im Teillastbetrieb führen konnte.One Another disadvantage is its very flat, elongated combustion chamber, the compared to the reciprocating engine an unfavorable ratio between Combustion chamber volume and surface and therefore relatively much energy lost in the form of heat loss. In old Wankel engines with peripheral outlet was relatively much mixture unburned ejected at the outlet slot. This led to high HC values in the exhaust gas. At the same time you had an undesirably high Exhaust gas recirculation rate, causing misfiring idle and in partial load operation.

Die Schrift DE 642 734 A betrifft eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit umlaufendem hohlem Gehäuse und in diesem schrittweise umlaufenden Kolbensätzen.The font DE 642 734 A relates to a rotary piston internal combustion engine with a circumferential hollow housing and in this step-rotating piston sets.

Es sind Maßnahmen ergriffen, um die Wärme in den Gaskammern ohne Schaden für die Maschinenteile an ein Kühlmittel abzuleiten.It are measures grabbed the heat in the gas chambers without damage to the machine parts to a coolant derive.

Die Schrift DE 162751 A beschreibt eine Kraftmaschine mit zwei unter Vermittlung von Zahnradgetrieben nacheinander mit verschiedener Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Kolben, von denen der eine mit dem Maschinengehäuse und der andere mir einer in diesem angeordneten, auf der Triebwelle sitzenden Trommel verbunden ist.The font DE 162751 A describes an engine with two circulating through the intermediary of gear drives in succession at different angular velocity piston, one of which is connected to the machine housing and the other me a arranged in this, sitting on the drive shaft drum.

In WO 2004003360 A1 ist eine Drehkolbenmaschine beschrieben, bei der das Getriebe mit Halbzahnrädern versehen ist.In WO 2004003360 A1 is a rotary piston machine described in which the transmission with Semi-gears is provided.

In der Schrift JP 55164728 A ist für den Abtrieb einer Drehkolbenmaschine ein elliptisches Getriebe vorgesehen.In Scripture JP 55164728 A is provided for the output of a rotary engine an elliptical gear.

Die Schrift DE 4436822 A1 betrifft einen Kreiskolbenmotor, der ein Gehäuse mit einer zylindrischen Arbeitskammer mit Einlass- und Auslassöffnungen aufweist. Der Abtrieb des Motors erfolgt über aufwändig herzustellende Sonderzahnräder.The font DE 4436822 A1 relates to a rotary engine having a housing with a cylindrical working chamber with inlet and outlet ports. The output of the engine is carried out by complex custom-made gears.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenmotor mit rotierender Kolbenbewegung zu schaffen, der die dem Wankelmotor eigenen Nachteile nicht besitzt. Außerdem soll der Drehkolbenmotor mit einem einfachen, kompakten und robusten Getriebe arbeiten, so dass die aufwändige Herstellung und der Betrieb von elliptischen oder Sonderzahnrädern, die bekanntermaßen bei Drehkolbenmotoren eingesetzt werden, vermieden werden kann.Of the Invention was based on the object, a rotary engine with rotating Piston movement to create, which owns the Wankel engine disadvantages does not own. Furthermore the rotary engine is designed with a simple, compact and rugged Gear work, so the complex production and operation elliptical or special gears known to be present Rotary engines are used, can be avoided.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1. Die weiteren Ansprüche sowie das Ausführungsbeispiel geben zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung wieder.The solution the task is carried out according to the features of claim 1. The other claims as well as the embodiment give expedient refinements the solution according to the invention again.

Der erfindungsgemäße Drehkolbenmotor besteht aus zwei als kreisrunde metallische Hohlraumhälften mit halbkreisförmigem Profil gebildeten Ringzylinderhälften, von denen jede auf ihrer inneren, konkav gekrümmten Seite paarweise gegenüberliegende Kolben trägt. Die Ringzylinderhälften sind an ihrer offenen Seite gegeneinander drehbar aneinander gelagert, wobei die drehbare Lagerung durch jeweils an den beiden Ringzylinderhälften in der Drehachse angebrachte drehbar gelagerte Wellenstutzen erfolgt. Der durch die beiden Ringzylinderhälften gebildete Innenraum ist gasdicht verschlossen und jeder der jeweils an einer Ringzylinderhälfte angebrachten Kolben füllt das gesamte innere kreisrunde Profil des geschlossenen Innenraums des durch die zwei Ringzylinderhälften gebildeten Ringzylinders aus. In Abhängigkeit von der Anzahl der Kolbenpaare sind an bestimmten Stellen des Ringzylindergehäuses ein/mehrere Gaseinlassventil(e), Gasauslassventil(e) und eine/mehrere Zündkerze(n) vorgesehen. Die drehbar gelagerten Wellenstutzen tragen jeweils ein Abtriebszahnrad; jedes Abtriebszahnrad kämmt mit einem Zwischenzahnrad, welches nur eine Drehrichtung zulässt. Jedes Zwischenzahnrad greift bei Drehung der jeweiligen Ringzylinderhälfte in ein Halbzahnrad. Die den Ringzylinderhälften zugeordneten Halbzahnräder sind bei einem Kolbenpaar je Ringzylinderhälfte um 180° gegeneinander versetzt auf einer gemeinsamen Welle angebracht. Jedes Halbzahnrad besitzt die halbe Anzahl der Zähne der auf den Wellenstutzen befestigten Antriebszahnräder. Einige Zähne (hier Zusatzzähne genannt) eines Halbzahnrades sind so angeordnet, dass der Winkel der Verteilung der Zähne der Halbzahnräder größer 180° ist. Der Fußhalbkreis aller Zähne auf den Halbzahnrädern entspricht, trotz der Verteilung der Zusatzzähne, der Hälfte des Fußkreises der Zähne der Abtriebszahnräder.Of the consists of rotary engine according to the invention from two as circular metallic halves halves with semicircular profile formed annular cylinder halves, each of which is pairwise opposed on its inner, concavely curved side Piston carries. The ring cylinder halves are rotatably supported against each other on its open side, wherein the rotatable mounting by in each case at the two annular cylinder halves in the Rotary axis attached rotatably mounted shaft socket takes place. Of the through the two ring cylinder halves formed interior is gas-tight and each one of each attached to a ring cylinder half Piston fills the entire inner circular profile of the closed interior of the two ring cylinder halves formed annular cylinder. Depending on the number of piston pairs At certain points of the ring cylinder housing are one / more gas inlet valve (s), gas outlet valve (e) and one / more spark plug (s) provided. The rotatably mounted shaft stubs each carry a driven gear; each output gear meshes with an intermediate gear, which allows only one direction of rotation. each Intermediate gear engages upon rotation of the respective annular cylinder half in a half gear. The ring gear halves associated with the half-gears are in a pair of pistons per ring cylinder half offset by 180 ° from each other attached to a common shaft. Each half gear has the half the number of teeth the drive gears attached to the shaft stub. Some Teeth (here additional teeth called) of a half gear are arranged so that the angle the distribution of teeth the half gears greater than 180 °. Of the Fußhalbkreis all teeth on the semi-gears corresponds to, despite the distribution of the additional teeth, half of the root circle of the teeth Output gears.

Jede Ringzylinderhälfte kann ein Paar, also zwei, gegenüberliegende Kolben, oder mehrere Paare gegenüberliegender Kolben tragen.each Ring cylinder half can be a couple, so two, opposite Piston, or more pairs of opposite Wear the piston.

Die Anzahl der im Ringzylinder vorhandenen Kolbenpaare ist immer ganzzahlig. Bei zwei Kolbenpaaren im geschlossenen Ringzylinder sind ein Gaseinlass- und Komprimierbereich mit Ventilen, ein ein Zündbereich mit Zündkerze und ein Gasauslassbereich mit Ventil in Laufrichtung der Kolben hintereinander im Ringzylinderinnenraum gebildet.The The number of piston pairs in the ring cylinder is always an integer. With two pairs of pistons in the closed ring cylinder, a gas inlet and compression area with valves, one ignition area with spark plug and a gas outlet portion with valve in the direction of the piston formed one behind the other in the ring cylinder interior.

Bei einer Erhöhung der Anzahl der Kolbenpaare um zwei Kolbenpaare im geschlossenen Ringzylinder verdoppelt sich die Anzahl der definierten Bereiche. Die Wellenstutzen können jeweils an einer die Ringzylinderhälfte abdeckenden und an dieser befestigten Kappe angebracht sein.at an increase the number of piston pairs around two piston pairs in the closed Ring cylinder doubles the number of defined areas. The shafts can each at one of the ring cylinder half covering and attached to this Be attached cap.

An jeder Ringzylinderhälfte kann an der Trennkante zur anderen Ringzylinderhälfte eine tellerförmige Versteifung vorgesehen sein.At each ring cylinder half can at the separating edge to the other ring cylinder half a plate-shaped stiffening be provided.

Zweckmäßigerweise sind die Wellenstutzen an den Ringzylinderhälften, die Zwischenzahnräder und die die Halbzahnräder tragende gemeinsame Welle in einem gemeinsamen das ganze System tragenden Motorgehäuse gelagert.Conveniently, are the shaft stubs on the ring cylinder halves, the intermediate gears and the half gears carrying common wave in a common the whole system carrying motor housing stored.

Die an den Ringzylinderhälften befestigten Kolben sind mit Kolbenringen versehen, die zur Abdichtung der Räume zwischen den Kolben an der jeweiligen anderen Ringzylinderhälfte gleiten.The at the ring cylinder halves attached pistons are provided with piston rings, which are used for sealing of the rooms slide between the pistons on the respective other ring cylinder half.

Mehrere Ringzylindersysteme können parallel zueinander angeordnet werden und auf die gemeinsame, die Halbzahnräder tragende Welle wirken.Several Ring cylinder systems can be arranged parallel to each other and on the common, the Half gears bearing shaft act.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel mit zwei Kolbenpaaren im Ringzylinder anhand der 1 bis 5 der Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is based on an embodiment with two pairs of pistons in the ring cylinder based on 1 to 5 the drawings are explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1: einen Schnitt durch den Ringzylinder entsprechend a-a in 2, der die Lage der Kolben, Ventile und Zündkerze zeigt; 1 a section through the ring cylinder according to aa in 2 showing the position of the pistons, valves and spark plug;

2: eine Ansicht des entsprechend b-b in 1 geschnittenen Ringzylinders und der Zahnräder sowie Halbzahnräder; 2 : a view of the corresponding bb in 1 cut ring cylinder and the Zahnrä as well as half gears;

3: eine Ansicht der seitlich versetzten Zahnräder und Halbzahnräder; 3 a view of the laterally offset gears and half gears;

4: Funktionsschema des Motors für ein wirksames Gaseinlassventil; 4 : Functional diagram of the engine for an effective gas inlet valve;

5: Funktionsschema des Motors für zwei wirksame Gaseinlassventile. 5 : Functional diagram of the engine for two effective gas inlet valves.

Der Drehkolbenmotor, bestehend aus zwei als kreisrunde metallische Hohlraumhälften mit halbkreisförmigem Profil gebildeten Ringzylinderhälften 6, 7, von denen jede auf ihrer inneren, konkav gekrümmten Seite paarweise gegenüberliegende Kolben 1 bis 4 trägt. Die Ringzylinderhälften 6, 7 sind an ihrer offenen Seite gegeneinander drehbar aneinander gelagert und bilden somit einen geschlossenen Ringzylinder.The rotary piston engine, consisting of two annular cylinder halves formed as a circular metallic cavity halves with semicircular profile 6 . 7 each of which has opposing pistons on its inner, concavely curved side 1 to 4 wearing. The ring cylinder halves 6 . 7 are mutually rotatably mounted on their open side against each other and thus form a closed ring cylinder.

Die drehbare Lagerung erfolgt durch jeweils an den beiden Ringzylinderhälften 6, 7 in der Drehachse angebrachte drehbar gelagerte Wellenstutzen 23, 24.The rotatable mounting takes place by in each case on the two annular cylinder halves 6 . 7 mounted in the axis of rotation rotatably mounted shaft stub 23 . 24 ,

Der durch die beiden Ringzylinderhälften 6, 7 gebildete Ringzylinderraum 22 ist gasdicht verschlossen. Die jeweils an einer Ringzylinderhälfte 6, 7 angebrachten Kolben 1 bis 4 füllen das gesamte innere kreisrunde Profil des geschlossenen Innenraums des durch die zwei Ringzylinderhälften 6, 7 gebildeten Ringzylinders aus; wobei Kolbenringe 28 an den Kolben 1 bis 4 den Raum zwischen zwei aufeinander folgenden Kolben abdichten.The through the two ring cylinder halves 6 . 7 formed ring cylinder space 22 is gas-tight. Each on a ring cylinder half 6 . 7 attached pistons 1 to 4 fill the entire inner circular profile of the closed interior of the through the two ring cylinder halves 6 . 7 formed ring cylinder from; being piston rings 28 to the piston 1 to 4 seal the space between two consecutive pistons.

An den in 1 angegebenen Stellen des Ringzylinders sind zwei Gaseinlassventile 5, 5a, eine Zündkerze 19 und ein Gasauslassventil 21 in Drehrichtung der Kolben hintereinander angeordnet. Wie bei der späteren Funktionsbeschreibung verständlich gemacht, kann im Betrieb des Motors ein oder können zwei Gaseinlassventile wirksam sein.To the in 1 specified points of the annular cylinder are two gas inlet valves 5 . 5a , a spark plug 19 and a gas outlet valve 21 arranged one behind the other in the direction of rotation of the pistons. As understood in the later functional description, one or two gas inlet valves may be operative during operation of the engine.

Die drehbar gelagerten Wellenstutzen 23, 24 tragen jeweils ein Abtriebszahnrad 8, 12; jedes Abtriebszahnrad kämmt mit einem Zwischenzahnrad 9, 13, welches nur eine Drehrichtung zulässt. Jedes Zwischenzahnrad 9, 13 greift bei Drehung der jeweiligen Ringzylinderhälfte 6, 7 in ein Halbzahnrad 10, 14, wobei beide den Ringzylinderhälften 6, 7 zugeordneten Halbzahnräder 10, 14 um 180° versetzt auf einer gemeinsamen Welle 16 angebracht sind.The rotatably mounted shaft stubs 23 . 24 each carry a driven gear 8th . 12 ; Each output gear meshes with an intermediate gear 9 . 13 which allows only one direction of rotation. Each intermediate gear 9 . 13 engages upon rotation of the respective annular cylinder half 6 . 7 in a half gear 10 . 14 where both are the ring cylinder halves 6 . 7 associated half gears 10 . 14 offset by 180 ° on a common shaft 16 are attached.

Jedes Halbzahnrad 10, 14 besitzt die halbe Anzahl der Zähne der auf den Wellenstutzen 23, 24 befestigten Abtriebszahnräder 8, 12. Einige Zusatzzähne 11, 15 sind so angeordnet, dass der Winkel der Verteilung der Zähne der Halbzahnräder größer 180° ist.Each half gear 10 . 14 has half the number of teeth on the shaft stub 23 . 24 attached output gears 8th . 12 , Some extra teeth 11 . 15 are arranged so that the angle of distribution of the teeth of the half-gears is greater than 180 °.

Der Fußhalbkreis aller Zähne auf den Halbzahnrädern 10, 14 entspricht, trotz der Zusatzzähne 11, 15, der Hälfte des Fußkreises der Zähne der Antriebszahnräder 8, 12.The semi-circle of all teeth on the semi-gears 10 . 14 corresponds, despite the additional teeth 11 . 15 , Half of the root circle of the teeth of the drive gears 8th . 12 ,

Bei zwei Kolbenpaaren 1, 3; 2, 4 im geschlossenen Ringzylinder, wie in diesem Ausführungsbeispiel, ist ein Gaseinlass- und Komprimierbereich 17 mit Gaseinlassventilen 5, 5a, ein Zündbereich 18 mit Zündkerze 19 und ein Gasauslassbereich 20 mit Gasauslassventil 21 in Laufrichtung der Kolben hintereinander im Ringzylinder gebildet.With two pairs of pistons 1 . 3 ; 2 . 4 in the closed ring cylinder, as in this embodiment, is a gas inlet and Komprimierbereich 17 with gas inlet valves 5 . 5a , an ignition area 18 with spark plug 19 and a gas outlet area 20 with gas outlet valve 21 formed in the direction of the piston one behind the other in the ring cylinder.

Die Wellenstutzen 23, 24 sind vorzugsweise jeweils an einer die Ringzylinderhälfte abdeckenden und an dieser befestigten Kappe 26 angebracht.The shaft stubs 23 . 24 are preferably each on a cap cylinder half covering and attached to this cap 26 appropriate.

Zweckmäßigerweise ist an jeder Ringzylinderhälfte 6, 7 an der Trennkante zur anderen Ringzylinderhälfte eine tellerförmige Versteifung 27 angebracht.Conveniently, at each ring cylinder half 6 . 7 at the separating edge to the other ring cylinder half a plate-shaped stiffening 27 appropriate.

Die Wellenstutzen 23, 24 an den Ringzylinderhälften 6, 7, die Zwischenzahnräder 9, 13 und die gemeinsame die Halbzahnräder tragende Welle 16 können in einem gemeinsamen das ganze System tragenden Motorgehäuse 25 drehbar gelagert sein.The shaft stubs 23 . 24 at the ring cylinder halves 6 . 7 , the intermediate gears 9 . 13 and the common shaft carrying the half-gears 16 can work in a common motor housing carrying the whole system 25 be rotatably mounted.

Die an den Ringzylinderhälften 6, 7 befestigten Kolben 1 bis 4 sind mit Kolbenringen 28 versehen, die zur Abdichtung an der Innenwand der jeweiligen anderen Ringzylinderhälfte gleiten.The at the ring cylinder halves 6 . 7 attached pistons 1 to 4 are with piston rings 28 provided, which slide for sealing on the inner wall of the respective other annular cylinder half.

Die Funkton des Drehkolbenmotors soll anhand der 4a bis 4i für den Fall, dass nur das Gaseinlassventil 5 wirkt und das Ventil 5a geschlossen bleibt, beschrieben werden.The functon of the rotary engine is based on the 4a to 4i in the event that only the gas inlet valve 5 acts and the valve 5a remains closed, be described.

Auf der linken Seite der 4a bis 4i ist jeweils die Stellung der Kolbenpaare 1, 3 und 2, 4 im Ringzylinder angegeben. Auf der rechten Seite ist die entsprechende Stellung des jeweiligen Halbzahnrades 10, 14 gegenüber dem zugehörigen Zwischenzahnrad 9, 13 prinzipiell dargestellt.On the left side of the 4a to 4i is in each case the position of the piston pairs 1 . 3 and 2 . 4 indicated in the ring cylinder. On the right side is the corresponding position of the respective half gear 10 . 14 opposite the associated intermediate gear 9 . 13 shown in principle.

Ein auf die gemeinsame Welle 16 wirkender elektrischer Anlasser (nicht dargestellt) setzt über die Zahnräder 14, 13 die Ringzylinderhälfte 7 mit den Kolben 2, 4 aus der Stellung gemäß 1a in Pfeilrichtung in Drehung.One on the common wave 16 acting electric starter (not shown) sets over the gears 14 . 13 the ring cylinder half 7 with the pistons 2 . 4 from the position according to 1a in the direction of the arrow in rotation.

Dadurch wird im Gaseinlassbereich 17 zündfähiges Gasgemisch über das Gaseinlassventil 5 in den Ringzylinderraum 22 zwischen den Kolben 1, 2 angesaugt GE (GE = Gaseinlass). Kurz bevor die zu den Kolben 2, 4 gehörenden Zahnräder 13, 14 die in 4c gezeigte Position erreicht haben greifen die Zusatzzähne 11 des über die gemeinsame Welle mitgedrehten Halbzahnrades 10 (3) in das Zwischenzahnrad 9 und drehen dieses um einen geringen Betrag, so dass die Kolben 1, 3 mitgenommen wird, bevor die Kolben 2, 4 auf dieses auftreffen. Dabei ist zu vermeiden, dass die zunächst stillstehenden Kolben 1, 3 bei Annäherung der nachfolgenden Kolben 2, 4 bereits drehen, bevor die Zusatzzähne 11 des Halbzahnrades 10 in das Zwischenzahnrad 9 greifen.This will be in the gas inlet area 17 ignitable gas mixture via the gas inlet valve 5 in the ring cylinder space 22 between the pistons 1 . 2 sucked GE (GE = gas inlet). Just before the to the pistons 2 . 4 belonging gears 13 . 14 in the 4c reached position grab the additional teeth 11 of the mitwelle over the common shaft half gear 10 ( 3 ) in the intermediate gear 9 and turn it around a bit amount, so the pistons 1 . 3 is taken before the pistons 2 . 4 hit on this. It should be avoided that the initially stationary piston 1 . 3 approaching the following pistons 2 . 4 already turn before the extra teeth 11 of the half gear 10 in the intermediate gear 9 to grab.

Bei weiterer Drehung durch den Anlasser gelangen die Zähne des Halbzahnrades 14 außer Eingriff in das Zwischenzahnrad 13 und die Kolben 2, 4 bleiben in dieser Position zunächst stehen. Das Halbzahnrad 10 nimmt bei weiterer Drehung durch den Anlasser die Kolben 1, 3 aus der Stellung in 4c in die Postion nach 4d mit. Dabei wird in den Ringzylinderraum zwischen den Kolben 1 und 4 Gas angesaugt GE und das Gas G zwischen den Kolben 1 und 2 komprimiert. Die Zusatzzähne 15 des Halbzahnrades 14 verhindern das Auftreffen der Kolben 1, 3 auf die Kolben 2, 4 (4e). Das komprimierte Gas wird im Zündbereich 18 durch die Zündkerze 19 gezündet und, da die Kolben 1, 3 durch die Rücklaufsperre des Zwischenzahnrades 9 nicht in einer Linksdrehung ausweichen kann, werden die Kolben 2, 4 rechtsdrehend in die in 4f gezeigte Position gebracht. Gleichzeitig wird in den Ringzylinderraum zwischen den Kolben 3, 4 Gas angesaugt GE und werden die Kolben 1, 3 durch die Zusatzzähne 11 am Halbzahnrad 10 ein Stück mitgenommen, bevor die Kolben 2, 4 auf die Kolben 1, 3 auftreffen (4g). Es erfolgt nun die Zündung des komprimierten Gases zwischen den Kolben 1, 4 und das Ansaugen des Gases GE zwischen die Kolben 2, 3 sowie das Ausstoßen des verbrannten Gases GA (GA = Gasauslass) aus dem Ringzylinderraum zwischen den Kolben 1, 2 (4g).Upon further rotation through the starter, the teeth of the half gear arrive 14 out of engagement with the intermediate gear 13 and the pistons 2 . 4 stay in this position first. The half-gear 10 takes on further rotation through the starter pistons 1 . 3 from the position in 4c into the postion 4d With. It is in the annular cylinder space between the piston 1 and 4 Gas sucked GE and the gas G between the pistons 1 and 2 compressed. The additional teeth 15 of the half gear 14 prevent the impact of the pistons 1 . 3 on the pistons 2 . 4 ( 4e ). The compressed gas is in the ignition range 18 through the spark plug 19 ignited and, as the pistons 1 . 3 through the backstop of the intermediate gear 9 can not dodge in a left turn, the pistons become 2 . 4 turn right into the in 4f shown position. At the same time in the annular cylinder space between the piston 3 . 4 Gas sucked GE and become the pistons 1 . 3 through the additional teeth 11 at the half gear 10 taken a piece before the pistons 2 . 4 on the pistons 1 . 3 impinge ( 4g ). Now, the ignition of the compressed gas between the pistons takes place 1 . 4 and the suction of the gas GE between the pistons 2 . 3 and discharging the burned gas GA (gas outlet) from the annular cylinder space between the pistons 1 . 2 ( 4g ).

Der Zyklus Gas ansaugen GE, Komprimieren, Zünden, Gasausstoßen GA setzt sich nun in der genannten Weise bei jeder 180°-Drehung eines Kolbenpaares fort (4h, 4i).The cycle of gas suction GE, compression, ignition, gas ejection GA continues now in the manner mentioned every 180 ° rotation of a pair of pistons ( 4h . 4i ).

Erreicht ein Kolbenpaar nach der Zündung seine neue Position, wird das andere Kolbenpaar durch Zündung gedreht, so dass das Ganze wie ein Staffellauf zwischen den Kolben der Kolbenpaare funktioniert.Reached a pair of pistons after the ignition of his new position, the other pair of pistons is turned by ignition, so that the whole thing works like a relay race between the pistons of the piston pairs.

5 beschreibt die Funktion bei zwei wirksamen Gaseinlassventilen 5 und 5a. 5 describes the function with two effective gas inlet valves 5 and 5a ,

In der Stellung der Kolben 1, 3; 2, 4 nach 5a wird über das Gaseinlassventil 5 zündfähiges Gas in den Ringzylinderraum zwischen den Kolben 1, 2 eingegeben GE und der Anlasser dreht die Kolben 2, 4 in die Stellung nach 5b. Die Kolben 1, 3 werden durch die Zusatzzähne 11 am Halbzahnrad 10 in die Stellung nach 5c mitgenommen. Bei weiterer Drehung wird das Gas in Stellung nach 5d komprimiert und in Stellung nach 5e gezündet. Gleichzeitig wird in den Ringzylinderraum zwischen den Kolben 1, 4 vom Gaseinlassventil 5a Gas eingegeben. In der Stellung nach 5f wird das verbrannte Gasausgestoßen GA und in den Ringzylinderraum zwischen den Kolben 3, 4 durch das Gaseinlassventil 5 Gas eingegeben In der Stellung nach 5g erfolgt die Zündung zwischen den Kolben 1, 4 usw. in den 5h und 5i.In the position of the pistons 1 . 3 ; 2 . 4 to 5a is via the gas inlet valve 5 ignitable gas in the annular cylinder space between the pistons 1 . 2 GE and the starter turns the pistons 2 . 4 in the position 5b , The pistons 1 . 3 be through the additional teeth 11 at the half gear 10 in the position 5c taken. Upon further rotation, the gas will be in position 5d compressed and in position 5e ignited. At the same time in the annular cylinder space between the piston 1 . 4 from the gas inlet valve 5a Gas entered. In the position after 5f the burned gas is expelled GA and into the annular cylinder space between the pistons 3 . 4 through the gas inlet valve 5 Gas entered In the position after 5g the ignition takes place between the pistons 1 . 4 etc. in the 5h and 5i ,

Gemäß dieser Funktionsweise lädt jedes der Gaseinlassventile 5, 5a wechselweise den nachfolgenden Zylinderraum, so dass die Ventile thermisch entlastet sind.According to this operation, each of the gas inlet valves charges 5 . 5a alternately the subsequent cylinder chamber, so that the valves are thermally relieved.

Um ein höheres Gasvolumen in die Zylinderräume einzugeben, ist es auch möglich, jeden Zylinderraum sowohl durch das Gaseinlassventil 5, als auch durch das Gaseinlassventil 5a zu befüllen. Das bewirkt ein höheres Ladevolumen und damit eine höhere Drehzahl des Motors.To enter a higher volume of gas in the cylinder chambers, it is also possible, each cylinder chamber both through the gas inlet valve 5 , as well as through the gas inlet valve 5a to fill. This causes a higher load volume and thus a higher speed of the engine.

Jede Zündung des erfindungsgemäßen Motors führt zur Komprimierung des Gases für die nächste Zündung. Das schafft eine gute Kontinuität des Kolbenlaufs und damit der Drehung der gemeinsamen Welle 16 (Abtriebswelle).Each ignition of the engine according to the invention leads to the compression of the gas for the next ignition. This creates a good continuity of the piston running and thus the rotation of the common shaft 16 (Output shaft).

Das Problem der Abdichtung zwischen den Arbeitsräumen ist aufgrund des Einsatzes von Kolbenringen nicht größer als bei einem Hubkolbenmotor.The Problem of sealing between work spaces is due to the use of piston rings not larger than in a reciprocating engine.

1, 31, 3

Kolbenpaarpiston pair

2, 42, 4

Kolbenpaarpiston pair

5, 5a5, 5a

GaseinlassventilGas inlet valve

6, 76 7

RingzylinderhälfteRing cylinder half

8, 128th, 12

Antriebszahnraddrive gear

9, 139 13

Zwischenzahnradintermediate gear

10, 1410 14

Halbzahnradhalf gear

11, 1511 15

Zusatzzähneadditional teeth

1616

gemeinsame Wellecommon wave

1717

Gaseinlass-/KomprimierbereichGas inlet / compressing region

1818

Zündbereichignition

1919

Zündkerzespark plug

2020

Gasauslassbereichgas outlet

2121

Gasauslassventilgas outlet

2222

RingzylinderraumRing cylinder space

23, 2423 24

Wellenstutzenshaft stub

2525

Motorgehäusemotor housing

2626

Kappecap

2727

Versteifungstiffening

2828

Kolbenringepiston rings

Claims (11)

Drehkolbenmotor, bestehend aus zwei als kreisrunde metallische Hohlraumhälften mit halbkreisförmigem Profil gebildete Ringzylinderhälften (6, 7), von denen jede auf ihrer inneren, konkav gekrümmten Seite paarweise gegenüberliegende Kolben (1 bis 4) trägt, wobei die Ringzylinderhälften an ihrer offenen Seite gegeneinander drehbar aneinander gelagert sind, wobei die drehbare Lagerung durch jeweils an den beiden Ringzylinderhälften (6, 7) in der Drehachse angebrachte drehbar gelagerte Wellenstutzen (23, 24) erfolgt, wobei der durch die beiden Ringzylinderhälften gebildete Innenraum gasdicht verschlossen ist und jeder der jeweils an einer Ringzylinderhälfte angebrachten Kolben das gesamte innere kreisrunde Profil des geschlossenen Innenraums des durch die zwei Ringzylinderhälften gebildeten Ringzylinders ausfüllen, wobei in Abhängigkeit von der Anzahl der Kolbenpaare an bestimmten Stellen des Ringzylindergehäuses ein/mehrere Gaseinlassventil(e) (5), Gasauslassventil(e) (21) und eine/mehrere Zündkerze(n) (19) vorgesehen sind, wobei die drehbar gelagerten Wellenstutzen (23, 24) jeweils ein Abtriebszahnrad (8, 12) tragen und jedes Abtriebszahnrad mit einem Zwischenzahnrad (9, 13) kämmt, welches nur eine Drehrichtung zulässt, wobei jedes Zwischenzahnrad (9, 13) bei Drehung der jeweiligen Ringzylinderhälfte in ein Halbzahnrad (10, 14) greift, wobei die den Ringzylinderhälften (6, 7) zugeordneten Halbzahnräder bei einem Kolbenpaar pro Ringzylinderhälfte um 180° gegeneinander versetzt auf einer gemeinsamen Welle (16) angebracht sind, wobei jedes Halbzahnrad (10, 14) die halbe Anzahl der Zähne der auf den Wellenstutzen (23, 24) befestigten Antriebszahnräder (8, 12) besitzt und einige Zusatzzähne (11, 15) so angeordnet sind, dass der Winkel der Verteilung der Zähne größer 180° ist und wobei der Fußhalbkreis aller Zähne auf den Halbzahnrädern 10, 14 trotz der Zusatzzähne (11, 15) der Hälfte des Fußkreises der Zähne der Antriebszahnräder 8, 12 entspricht.Rotary piston engine, consisting of two circular cylindrical halves formed as circular metallic cavity halves with a semicircular profile (US Pat. 6 . 7 ), each of which on its inner, concavely curved side in pairs opposing piston ( 1 to 4 ), wherein the annular cylinder halves are rotatably supported on each other at their open side against each other, wherein the rotatable mounting by in each case at the two annular cylinder halves ( 6 . 7 ) mounted in the axis of rotation rotatably mounted shafts ( 23 . 24 ), wherein the inner space formed by the two annular cylinder halves is gas-tightly closed and each of each attached to a ring cylinder half piston fill the entire inner circular profile of the closed interior of the annular cylinder halves formed by the two annular cylinder halves, depending on the number of piston pairs to certain Setting the ring cylinder housing one / more gas inlet valve (s) ( 5 ), Gas outlet valve (s) ( 21 ) and one or more spark plugs (s) ( 19 ) are provided, wherein the rotatably mounted shaft stub ( 23 . 24 ) each have a driven gear ( 8th . 12 ) and each output gear with an intermediate gear ( 9 . 13 ) meshes, which allows only one direction of rotation, each intermediate gear ( 9 . 13 ) upon rotation of the respective annular cylinder half in a half gear ( 10 . 14 ), whereby the ring cylinder halves ( 6 . 7 ) associated with a pair of pistons per ring cylinder half offset by 180 ° from each other on a common shaft ( 16 ) are mounted, each half gear ( 10 . 14 ) half the number of teeth on the shaft stub ( 23 . 24 ) fixed drive gears ( 8th . 12 ) and some additional teeth ( 11 . 15 ) are arranged so that the angle of distribution of the teeth is greater than 180 °, and wherein the Fußhalbkreis all teeth on the half-gears 10 . 14 despite the additional teeth ( 11 . 15 ) Half of the root circle of the teeth of the drive gears 8th . 12 equivalent. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ringzylinderhälfte (6, 7) ein Paar, also zwei, gegenüberliegende Kolben (1–3, 2–4) trägt.Rotary piston engine according to claim 1, characterized in that each annular cylinder half ( 6 . 7 ) a pair, so two, opposite piston ( 1 - 3 . 2 - 4 ) wearing. Drehkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ringzylinderhälfte zwei oder mehrere Paare gegenüberliegender Kolben trägt.Rotary piston engine according to claim 1, characterized that every ring cylinder half two or more pairs opposite each other Piston carries. Drehkolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der im Ringzylinder vorhandenen Kolbenpaare ganzzahlig ist.Rotary piston engine according to claim 3, characterized that the number of piston pairs present in the ring cylinder is integer is. Drehkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Kolbenpaaren im geschlossenen Ringzylinder ein Gaseinlass- und Komprimierbereich (17) mit Ventilen (5, 5a), ein Zündbereich (18) mit Zündkerze (19) und ein Gasauslassbereich (20) mit Ventil (21) gegeneinander versetzt in Kolbenlaufrichtung im Ringzylinderinnenraum gebildet sind.Rotary piston engine according to claim 2, characterized in that with two pairs of pistons in the closed ring cylinder, a gas inlet and Komprimierbereich ( 17 ) with valves ( 5 . 5a ), an ignition range ( 18 ) with spark plug ( 19 ) and a gas outlet area ( 20 ) with valve ( 21 ) offset from each other in the piston running direction in the annular cylinder interior are formed. Drehkolbenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung der Anzahl der Kolbenpaare um zwei Kolbenpaare im geschlossenen Ringzylinder sich die Anzahl der im Anspruch 5 definierten Bereiche verdoppelt.Rotary piston engine according to claim 3, characterized that at an increase the number of piston pairs around two piston pairs in the closed Ring cylinder, the number of areas defined in claim 5 doubled. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstutzen (23, 24) jeweils an einer die Ringzylinderhälfte abdeckenden und an dieser befestigten Kappe (26) angebracht sind.Rotary piston engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shaft stubs ( 23 . 24 ) each at one of the annular cylinder half covering and attached to this cap ( 26 ) are mounted. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Ringzylinderhälfte (6, 7) an der Trennkante zur anderen Ringzylinderhälfte eine tellerförmige Versteifung (27) angebracht ist.Rotary piston engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that on each annular cylinder half ( 6 . 7 ) at the separating edge to the other annular cylinder half a plate-shaped stiffening ( 27 ) is attached. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstutzen (23, 24) an den Ringzylinderhälften (6, 7), die Zwischenzahnräder (9, 13) und die die Halbzahnräder tragende gemeinsame Welle (16) in einem gemeinsamen das ganze System tragenden Motorgehäuse (25) drehbar gelagert sind.Rotary piston engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the shaft stubs ( 23 . 24 ) on the ring cylinder halves ( 6 . 7 ), the intermediate gears ( 9 . 13 ) and the half-gears carrying common shaft ( 16 ) in a common engine housing supporting the whole system ( 25 ) are rotatably mounted. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Ringzylinderhälften (6, 7) befestigten Kolben (1 bis 4) mit Kolbenringen (28) versehen sind, die zur Abdichtung an der jeweiligen anderen Ringzylinderhälfte gleiten.Rotary piston engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that on the annular cylinder halves ( 6 . 7 ) attached pistons ( 1 to 4 ) with piston rings ( 28 ) are provided, which slide for sealing at the respective other annular cylinder half. Drehkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ringzylindersysteme parallel zueinander angeordnet sind und auf die gemeinsame, die Halbzahnräder tragende Welle (16) wirken.Rotary piston engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of annular cylinder systems are arranged parallel to each other and on the common, the half-teeth bearing shaft ( 16 ) Act.