DD231387A1

DD231387A1 - RING SEGMENTS AGAINST PISTON ENGINE

Info

Publication number: DD231387A1
Application number: DD84262309A
Authority: DD
Inventors: Georg Roeske
Original assignee: Georg Roeske
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1985-12-24

Abstract

Der Ringsegmentegegenkolbenmotor besteht aus einem ringfoermigen Gehaeuse mit Deckel und Kurbelkasten, mit einer parallel zur Kurbelwelle angeordneten Zylinderbuechse, in welcher zwei gegenlaeufige Ringsegmentkolben mit Verbrennungsmulden um ein hohles kleines Zylinderstueck herum und zwei seitlichen Flanschen angeordnet sind. Oberhalb des Hauptpleuelfusslagers ist die Lagerung des Gabelpleues. In den Pleuelkoepfen sind Ringnuten mit Schlitzen fuer Rollen mit auf festen Kolbenbolzen oder auch drehbare Kolbenbolzen mit festen Rollen, oder es sind beiderseits neben den Pleuelkoepfen Rollen, die in den Flaechenschwerpunkten, nahe der harten Zylinderwand, mittels Dichtungswinkel mit Federelementen abgedichteten, ausgesparten und freigearbeiteten Ringsegmentkolben angeordnet sind. In den seitlichen Flanschen befinden sich die zentrisch gerichteten Ein- und Auslassschlitze, bei Kurbelkastenvorverdichtung sind es noch Ueberstroemkanaele und die Ansaugoeffnung. Bei zweiteiligen Ausfuehrungen haben Gehaeuse, Deckel, Zylinderbuechse und Flansche eine gemeinsame Flaeche zur Arretierung und Anbringung auf dem Kurbelkasten. Die Kuehlung erfolgt mittels Luft oder bei einer Fluessigkeitskuehlung sind die Hohlraeume des Deckels ueber das beiderseits abgedichtete Zylinderstueck zum Gehaeuse verbunden.The Ringsegmentegegenkolbenmotor consists of a ringfoermigen Gehaeuse with cover and crankcase, with a parallel to the crankshaft arranged Zylinderbuechse, in which two opposite ring segment pistons are arranged with combustion recesses around a hollow small Zylinderstueck around and two lateral flanges. Above the Hauptpleufusslagers is the storage of the Gabelpleues. In the Pleuelkoepfen are annular grooves with slots for roles with fixed piston pin or rotatable piston pin with fixed rollers, or there are both sides of the Pleuelkoepfen roles that in the focal areas, near the hard cylinder wall, sealed by means of sealing angle with spring elements, recessed and freed ring segment piston are arranged. In the side flanges are the centrically directed inlet and outlet slots, in crankcase pre-compression there are still Überstroemkanaele and Ansaugoeffnung. In two-part designs, the housing, cover, cylinder liner and flanges have a common surface for locking and mounting on the crankcase. The cooling is carried out by means of air or, in the case of a liquid cooling, the cavities of the cover are connected to the housing via the cylinder piece sealed on both sides.

Description

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Der Ringsegmentegegenkolbenmotor kann als Otto- oder Dieselmotor in Klein- bis in Großausführung in den verschiedensten Bauformen, mehrreihig usw. eine breite Anwendung finden.The Ringsegmentegegenkolbenmotor can find a wide application as petrol or diesel engine in small to large scale in a variety of designs, multi-row, etc.

Characteristic of the known technical solutions

Die Patentanmeldung, Ringsegmentegegenkolbenmotor WP F01 B/2472843 ist eine Lösung, die noch nicht ausgereift war.The patent application, Ringsegmente Gegenkolbenmotor WP F01 B / 2472843 is a solution that was not yet mature.

Die Anordnung der Pleuels weist ungünstige Übertragungsverhältnisse für die Kolbenkraft zum Kurbeltrieb auf, die Kolbenkraft des Ringsegmentkolbens der Einlaßseite wird erst verspätet wirksam.The arrangement of the connecting rod has unfavorable transmission ratios for the piston force to the crank mechanism, the piston force of the ring segment piston of the inlet side is only late effective.

In der amerikanischen Patentanmeldung USA-PS 3.338.137 ist ein Motor mit Ringsegmentkolben beschrieben, wo bei den Kolben unten im Bogen versetzt nebeneinander zentrische Augen mit Wälzlagerungen eingeordnet sind. Ebenfalls im unteren Teil der Kolben befinden sich die Aufhängungen der versetzt angeordneten Pleuels.In the US patent application US-PS 3,338,137 a motor with ring segment piston is described, where in the piston offset below the arc side by side centric eyes are arranged with rolling bearings. Also in the lower part of the pistons are the suspensions of staggered connecting rod.

Fertigungsmäßig ist diese Ausführung gegenüber dem o. g. Ringsegmentegegenkolbenmotor sehr problematisch, der Aufwand beträgt das Mehrfache und ist für mehrreihige und andere Bauformen ungünstig.In terms of manufacturing this version is compared to the o. G. Ring segment piston engine very problematic, the cost is several times and is unfavorable for multi-row and other designs.

Die Verringerung der Reibung an der Kolbenaußenfläche, die durch die zentrischen Lagerungen der Kolben erreicht werden soll, ist keine günstige Lösung. Es besteht zwar dadurch die Möglichkeit, die Außenflächen weitgehendst frei zu arbeiten, um die Reibungsfläche zu verringern, aber bereits schon nach geringem Verschleiß der zentrischen Lagerungen und bei einer Auffederung am Verbindungsbogen zu den Augen mit den zentrischen Lagerungen werden die hohen Normalkräfte voll wirksam. Die sehr kleinen verbliebenen Außenflächen der Kolben mit den Dichtungen verschleißen so bereits schon nach kurzer Zeit einseitig. Aus diesen Gründen ist dieser Motor für Motore mit höheren Verbrennungsdrücken, beispielsweise als Dieselmotor, nicht geeignet. Bedingt durch die Auffederungsgefahr und die Platzverhältnisse durch die zentrischen Lagerungen, welche eine versetzte Aufhängung der Pleuels nur im unteren Teil der Kolben ermöglichen, müssen die Kolben bis zu den zentrischen Lagerungen, einschließlich der Verbindungsbogen, durchgehend stabil ausgeführt werden. Diese funktionsbedingte stabile Ausführung der Kolben und der ohnehin schon hohe Masseaufwand durch die zentrischen Lagerungen beeinträchtigen sehr die Leistung des Motors und ein niedriger Kraftstoffverbrauch ist unter diesen Umständen auch nicht zu erreichen.The reduction of the friction on the piston outer surface, which is to be achieved by the centric bearings of the piston, is not a favorable solution. Although this makes it possible, the outer surfaces largely free to work to reduce the friction surface, but already after slight wear of the centric bearings and a rebound on the connecting bow to the eyes with the centric bearings, the high normal forces are fully effective. The very small remaining outer surfaces of the piston with the seals wear so already after a short time one-sided. For these reasons, this engine is not suitable for engines with higher combustion pressures, for example as a diesel engine. Due to the risk of suspension and the space available through the centric bearings, which allow an offset suspension of the connecting rod only in the lower part of the piston, the pistons must be carried out consistently stable up to the centric bearings, including the connecting bow. This functional stable design of the pistons and the already high mass consumption through the centric bearings affect very much the performance of the engine and a low fuel consumption can not be achieved in these circumstances.

Die großen Innenradien der Kolben, bedingt durch die zentrischen Lagerungen, haben den Nachteil einer ungünstigen Brennraumgestalung. Es wird ein schlauchförmig langgestreckter Brennraum mit relativ kleinen Kolbenquerschnitten erreicht.The large inner radii of the pistons, due to the centric bearings, have the disadvantage of an unfavorable Brennraumgestalung. It is achieved a tubular elongated combustion chamber with relatively small piston cross-sections.

Weitere Nachteile der zentrischen Lagerungen sind, daß dadurch auf den Innenseiten der Kolben und der Innenfläche des Brennraums keine Kühlmöglichkeit besteht. Eine Kühlung ist also nur von drei Seiten möglich. Diese ungleichmäßige Kühlung hat ungünstige unterschiedliche Ausdehnungen der Bauteile zur Folge. Eine thermische Belastung der zentrischen Lagerungen kann wiederum zu Veränderungen des Kolbenspiels und somit zur Reibung an den Kolben führen.Further disadvantages of the centric bearings are that there is no possibility for cooling on the inner sides of the pistons and the inner surface of the combustion chamber. Cooling is only possible from three sides. This uneven cooling has unfavorable different extensions of the components result. A thermal load of the centric bearings can in turn lead to changes in the piston clearance and thus friction on the piston.

Die verschiedenen Aufhängungen und Anordnungen der Pleuels sind oftmals zu aufwendig, sie ziehen eine komplizierte Gestaltung der Kurbelwelle nach sich, größtenteils werden für zwei Kolben zwei Kurbelzapfen benötigt. Eine besondere Effektivität in den Übertragungsverhältnissen der Kolbenkraft ist so bei den verschiedenen Ausführungen nicht zu erwarten.The various suspensions and arrangements of the connecting rods are often too expensive, they involve a complicated design of the crankshaft after, mostly two pistons two pistons are required for two pistons. A special effectiveness in the transmission ratios of the piston force is not to be expected in the various versions.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, die Patentanmeldung, den Ringsegmentegegenkolbenmotor WP F01 B/2472843 zu vervollkommnen durch eine kompakte Brennraumgestaltung, mit einer geringen Reibung bei den Ringsegmentkolben, durch Schaffung einer fertigungsgerechten konstruktiven Gestaltung mit effektiven Übertragungselementen für die Kolbenkraft, bei einwandfreier Kühlung und universeller Anwendbarkeit.The object of the invention is to complete the patent application, the ring segment opposed piston engine WP F01 B / 2472843 by a compact combustion chamber design, with a low friction in the ring segment piston, by creating a production-friendly design with effective transmission elements for the piston force, with perfect cooling and universal Applicability.

Explanation of the essence of the invention

Der Ringsegmentegegenkolbenmotor besteht aus einem ringförmigen Gehäuse mit Deckel und Kurbelkasten. Im Gehäuse sind parallel zur Kurbelwelle eine Zylinderbüchse mit zwei seitlichen Flanschen und ein zentrisches durchgehendes hohles Zylinderstück zusammengespannt. In der Zylinderbüchse um das Zylinderstück herum sind zwei gegenläufige Ringsegmentkolben mit Verbrennungsmulden. Im Bereich oder über den Flächenschwerpunkt der Ringsegmentkolben sind weitgehendst die Kolbenbolzen an der Außenfläche nahe der Zylinderwand angeordnet. Die genaue Anordnung der Kolbenbolzen ist so ermittelt, daß die Normal- und Kolbenkräfte so auf die Kolbenbolzen wirken, daß sich dabei die Ringsegmentkolben nahezu in der Waage halten. Die Pleuels haben in den Pleuelköpfen in der Mitte der Lagerungen jeweils eine Ringnute mit einem Schlitz für die Aufnahme einer Rolle direkt auf den Kolbenbolzen.The ring segment piston engine consists of an annular housing with cover and crankcase. In the housing, a cylinder liner with two lateral flanges and a central continuous hollow cylindrical piece are clamped parallel to the crankshaft. In the cylinder liner around the cylinder piece are two counter-rotating ring segment pistons with combustion recesses. In the area or over the centroid of the ring segment piston largely the piston pin are arranged on the outer surface near the cylinder wall. The exact arrangement of the piston pin is determined so that the normal and piston forces act on the piston pin so that while holding the ring segment piston almost in the balance. The connecting rods have in the conrod heads in the middle of the bearings each have a ring groove with a slot for receiving a roller directly on the piston pin.

Die Rollen sind gegen eine harte Zylinderwand gerichtet. Die Kolbenbolzen können auch drehbar ausgeführt sein in hutförmigen harten Büchsen mit Nadeln beiderseits gelagert, mit jeweils einer aufgeschrumpften Rolle oder auch zwei Rollen mit Aussparungen, die neben den Pleuelköpfen angeordnet sind. Die Kolbenbolzen können auch fest im Pleuelkopf angeordnetThe rollers are directed against a hard cylinder wall. The piston pin can also be made rotatable in hat-shaped hard cans with needles mounted on both sides, each with a shrunk roll or two rollers with recesses, which are arranged next to the connecting rod ends. The piston pins can also be fixed in the connecting rod

Das Hauptpleuel hat oberhalb des Pleuelfußlagers eine weitere Lagerung für ein Gabelpleuel. Die Pleuelschäfte sind auf den Außenseiten gerade, und die Innenseiten verlaufen im Radius entsprechend den Platzverhältnissen um das Zylinderstück herum. Zylinderbüchse, Gehäuse und Kurbelkasten haben einen Schlitz für die Pleuels.The Hauptpleuel has above the connecting rod end bearing another storage for a Gabelpleuel. The connecting rod shafts are straight on the outer sides, and the inner sides run in the radius according to the space around the cylinder piece around. Cylinder liners, housing and crankcase have a slot for the connecting rod.

Der Durchmesser des Zylinderstückes ist aus Gründen einer kompakten Brennraumgestaltung, dem Erreichen großer Kolbenflächen und geringer Reibung so klein wie möglich gestaltet. In den seitlichen Flanschen sind beiderseits die Einlaß- und Auslaßschlitze mit zentrisch gerichteten Steuerkanten und bei Bedarf mit Streben versehen. Bei Kurbelkastenvorverdichtung sind in den Flanschen außerdem auf der Einlaßseite die Überströmkanäle und auf der Auslaßseite eine Ansaugöffnung.The diameter of the cylinder piece is made as small as possible for the sake of a compact combustion chamber design, the achievement of large piston areas and low friction. In the lateral flanges on both sides of the inlet and outlet slots are provided with centrally directed control edges and, if necessary, with struts. In crankcase pre-compression in the flanges also on the inlet side, the overflow and on the outlet side, a suction port.

Die oberen Dichtungswinkel mit Federelementen nach den Feuerstegen sind zentrisch gerichtet, die weiteren Dichtungswinkel sind parallel dazu angeordnet.The upper sealing angles with spring elements behind the Feuerstegen are centered, the other sealing angles are arranged parallel thereto.

Zur Verringerung der Reibung und der Masse sind die Ringsegmentkolben auf der Außenfläche bis nahe an die Dichtungsnuten ausgespart, mit oder ohne Streben und außerdem freigearbeitet, beispielsweise hintersichgeschliffen. Es verbleiben also beiderseits zwei schmale freigearbeitete Flächen und die Ringsegmentkolben entsprechen so nahezu einer U-Form.To reduce friction and mass, the annular segment pistons are recessed on the outer surface to close to the sealing grooves, with or without struts and also freed, for example Hintersichgeschliffen. Thus, on both sides, there remain two narrow freed surfaces and the ring segment pistons thus almost correspond to a U-shape.

Gehäuse und Kurbelkasten können auch zweiteilig ausgeführt sein. Da erhalten Gehäuse, Deckel, Zylinderbüchse und die zwei Flansche eine gemeinsame Fläche, die gleichzeitig als Arretierung dient, an welche der Kurbelkasten abgedichtet befestigt wird. Bei einer mehrreihigen Ausführung kann das Kurbelgehäuse für mehrfach gekröpfte Kurbelwellen verlängert sein, und mehrere komplette Gehäuse sind aufgesetzt.Housing and crankcase can also be made in two parts. Since receive housing, cover, cylinder liner and the two flanges a common surface, which also serves as a detent, to which the crankcase is attached sealed. In a multi-row design, the crankcase may be extended for multi-cranked crankshafts, and multiple complete housings are mounted.

Bei größeren Ausführungen können auch in den Außen- und Innenflächen der Ringsegmentkolben Druckluftdüsen sein, so daß zusätzlich zu den Rollen Luftkissen wirken. Die zusammengespannten Flansche und Zylinderbüchse sind mit genauen Planflächen durch Flächenabdichtung verbunden. Bei Bedarf können Aussparungen oder Ansätze für Kupferringe usw.For larger versions, the annular segment pistons may also be compressed air nozzles in the outer and inner surfaces, so that air cushions act in addition to the rollers. The clamped flanges and cylinder liners are connected to precise flat surfaces by surface sealing. If necessary, recesses or approaches for copper rings, etc.

eingearbeitet sein, wobei die Flansche und Zylinderbüchse so weit zusammengespannt sind, bis die verbliebenen Planflächen auch genau aufliegen. Die Ansaug- oder Abgasstutzung sind direkt auf den Flanschen oder im Gehäuse gefestigt. Die Öffnung der Ringsegmentkolben kann zwischen 90 bis ca. 120 Grad liegen, möglich wäre auch eine Öffnung bis 180 Grad, da müßten allerdings die Rollen am Pleuelkopf beiderseitig oder in gesonderten Aussparungen auf den Kolbenbolzen angeordnet sein.be incorporated, the flanges and cylinder liner are clamped together so far until the remaining flat surfaces also lie exactly. The intake or exhaust gas usage is fixed directly on the flanges or in the housing. The opening of the ring segment piston can be between 90 to about 120 degrees, an opening would also be possible up to 180 degrees, but since the rollers on the connecting rod should be arranged on both sides or in separate recesses on the piston pin.

Am oberen Totpunkt ist in der Zylinderbüchse eine Bohrung für eine Einspritzdüse oder eine Zündkerze, die auch lang oder extra lang sein und bis ins Zentrum des zwiebel- oder abgeschnittenen kugelförmigen Brennraums, der durch die Verbrennungsmulden gebildet wird, reichen kann. Die Ringsegmentkolben können auch unsymmetrisch angeordnet sein, da ist ein Pleuel etwas langer, so daß der eine Kolben sich über die Mitte hinweg bewegt und auch der obere Totpunkt ist versetzt.At top dead center in the cylinder liner is a hole for an injection nozzle or a spark plug, which may also be long or extra long and to the center of onions or cut spherical combustion chamber, which is formed by the combustion recesses rich. The ring segment piston can also be arranged asymmetrically, since a connecting rod is slightly longer, so that the one piston moves over the middle and also the top dead center is offset.

Für die Demontage der Zylinderbüchse und Flansche sind im Gehäuse und im ersten Flansch nach dem Deckel zwei Gewindebohrungen.For the disassembly of the cylinder liner and flanges are in the housing and the first flange after the cover two threaded holes.

Die Kolbenbolzen sind mit Sacklochbohrungen versehen und durch Gewindestopfen verschlossen, die gleichzeitig schräg eingesetzte Sicherungsstifte absichern. Das Gewinde in den Kolbenbolzen dient auch zur Demontage.The piston pins are provided with blind holes and sealed by threaded plugs that simultaneously secure obliquely inserted locking pins. The thread in the piston pin is also used for disassembly.

Die Kühlung kann wie bisher mittels Luft oder Flüssigkeit erfolgen. Bei einer Flüssigkeitskühlung sind im Gehäuse und Deckel Hohlräume, welche über das hohle Zylinderstück verbunden sind. Das Zylinderstück kann seitlich gegen das Gehäuse und den Deckel abgedichtet sein oder ist beiderseitig mit Ansätzen für Dichtringe versehen. Der Kühlmittelstrom kann so vom Deckel aus über das Zylinderstück ins Gehäuse und über einen Kühler im Kreislauf zurückgelangen.The cooling can be done as before by means of air or liquid. In a liquid cooling cavities in the housing and cover, which are connected via the hollow cylindrical piece. The cylinder piece may be laterally sealed against the housing and the lid or is provided on both sides with lugs for sealing rings. The coolant flow can thus be returned from the cover via the cylinder piece into the housing and via a cooler in the circuit.

Die Schmierung erfolgt je nach Ausführung wie bisher. Beim Einsatz von Druckluftdüsen in den Ringsegmentkolben kann das Schmiermittel der Druckluft beigegeben sein.Depending on the version, lubrication will continue as before. When using compressed air nozzles in the ring segment piston, the lubricant may be added to the compressed air.

The operation of the ring segment counter-piston engine is as follows:

Nach dem Start des im Zweitaktverfahren arbeitenden Ringsegmentegegenkolbenmotors werden die Ringsegmentkolben gegenläufig auf einer Ringbahn bewegt. Durch die Einlaßschlitze wird Luft bzw. ein Kraftstoffluftgemisch gedrückt. Bei der Kolbenstellung vor dem oberen Totpunkt wird in den zwiebel- oder abgeschnittenen kugelförmigen Brennraum, der durch die Verbrennungsmulden in den beiden Ringsegmentkolben gebildet wird, der Kraftstoff eingespritzt bzw. die Verbrennung durch eine Zündkerze eingeleitet.After the start of operating in two-stroke process Ringsegmentegegenkolbenmotors the ring segment piston are moved in opposite directions on a circular path. Through the inlet slots air or a fuel-air mixture is pressed. In the piston position before top dead center, the fuel is injected into the onion or cut spherical combustion chamber, which is formed by the combustion recesses in the two ring segment pistons, or the combustion is introduced through a spark plug.

Bedingt durch Zwangslauf des Kurbeltriebs ist die Bewegung der beiden Ringsegmentkolben unsymmetrisch. Der Ringsegmentkolben auf der Auslaßseite bewegt sich vom oberen Totpunkt vorerst schneller fort. Der Ringsegmentkolben auf der Einlaßseite zieht später nach, bis sie beim unteren Totpunkt wieder eine symmetrische Kolbenstellung erreicht haben. Folgedessen werden die Auslaßschlitze zuerst geöffnet, und die Verbrennungsgase entweichen und entspannen sich. Bei symmetrischer Kolbenstellung im Bereich des unteren Totpunkts erfolgt die Spülung. Nach dem unteren Totpunkt wird der Ringsegmentkolben der Auslaßseite wieder zuerst schneller bewegt, der Auslaßschlitz wird geschlossen, und durch den länger geöffneten Einlaßschlitz besteht die Möglichkeit eines hohen Aufladens. Beim oberen Totpunkt wird ebenfalls wieder eine symmetrische Kolbenstellung erreicht.Due to forced operation of the crank mechanism, the movement of the two ring segment pistons is asymmetrical. The annular segment piston on the outlet side initially moves faster from top dead center. The annular segment piston on the inlet side moves on later until they have reached a symmetrical piston position again at bottom dead center. As a result, the exhaust ports are first opened and the combustion gases escape and relax. With a symmetrical piston position in the area of bottom dead center, the flushing takes place. After bottom dead center, the annular segment piston of the exhaust side is first moved faster again, the exhaust port is closed, and the longer-opened intake port has the possibility of high charge. At top dead center, a symmetrical piston position is again achieved.

Bei Ausführungen mit Kurbelkastenvorverdichtung wird über die auf der Auslaßseite befindliche Ausgangsöffnung durch die beiden Ringsegmentkolben angesaugt. Durch den symmetrischen Zwangslauf bedingt, wird durch den sich schneller abwärts bewegenden Ringsegmentkolben der Auslaßseite die Ansaugöffnung verschlossen, während der andere noch weit oben befindliche Ringsegmentkolben die angesaugte Luft oder das Kraftstoffluftgemisch weiter vorverdichtet bis zur Öffnung desIn versions with crankcase pre-compression, the outlet opening located on the outlet side is sucked in through the two ring segment pistons. Due to the symmetrical forced operation condition, the suction port is closed by the faster downwardly moving ring segment piston of the outlet side, while the other still located at the top ring segment piston the sucked air or the fuel mixture further pre-compressed until the opening of the

JEjnl aJSschlitzes,JEjnl aJsschlitzes,

Die hohen Normalkräfte, die sich den Kippmomenten ergeben, und die Kolbenkräfte wirken auf die Kolbenbolzen, deren genaue Anordnung ist so ermittelt, daß dabei sich die Ringsegmentkolben weitgehendst in der Waage auf den Kolbenbolzen halten, so daß bei den freigearbeiteten und ausgesparten Außenflächen geringe Flächendrücke und auch geringe Reibung entstehen und auch bei normalem Verschleiß ist so eine sichere Funktion gewährleistet. Voraussetzung dafür ist und auch für günstige Kraftübertragungsverhältnisse, eine stabile Ausführung der Kolbenbolzen und Rollen. Eine hohe Stabilität der Kolbenbolzen und Rollen wird besonders bei Ausführungen erreicht, wo in den Pleuelköpfen die Kolbenbolzen fest eingezogen und die Ringsegmentkolben beiderseits darauf drehbar gelagert sind.The high normal forces, resulting in the tilting moments, and the piston forces acting on the piston pin whose exact arrangement is determined so that the ring segment piston hold largely in the balance on the piston pin, so that in the freewheeled and recessed outer surfaces low surface pressures and Even low friction arise and even with normal wear as a safe function is guaranteed. Prerequisite for this and also for favorable power transmission conditions, a stable design of the piston pin and rollers. A high stability of the piston pin and rollers is achieved especially in designs where the piston pin firmly retracted in the conrod heads and the ring segment pistons are rotatably mounted on both sides.

Die Kraftübertragungsverhältnisse für die Kolbenkräfte der beiden Ringsegmentkolben sind unterschiedlich. Beim Hauptpleuel sind sie fast wie bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor. Bei der Stellung des Gabelpleuels dagegen ist am oberen Totpunkt bereits an der Kurbelwelle ein sehr günstiger Drehwinkel mit einem großen Kurbelradius zu verzeichnen.The power transmission ratios for the piston forces of the two ring segment pistons are different. The Hauptpleuel they are almost like a conventional reciprocating engine. In contrast, in the position of the clevis, a very favorable angle of rotation with a large crank radius is already recorded at the top dead center on the crankshaft.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Abbildung zeigt:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The picture shows:

im Schnitt die Darstellung eines Ringsegmentegegenkolbenmotors mit Kolbenkastenvorverdichtung. Nach der Abbildung befinden sich in einem ringförmigen Gehäuse 1 mit angeschraubtem Kurbelkasten 2 zwei gegenläufige Ringsegmentkolben 3 mit Verbrennungsmulden um ein hohles Zylinderstück 7, mit einem kleinstmöglichsten Durchmesser, herum, in einer parallel zur Kurbelwelle 11 angeordneten Zylinderbüchse 6 mit zwei seitlichen Flanschen 8. Im Bereich des Flächenschwerpunktes nahe der Außenfläche der Ringsegmentkolben 3 sind die Kolbenbolzen 4 angeordnet. Die Pleuels haben in den Pleuelköpfen in der Mitte jeweils eine Ringnute mit einem Schlitz für die Aufnahme einer Rolle 5 mit Nadeln auf den Kolbenbolzen 4. Die Kolbenbolzen 4 können auch drehbar angeordnet sein mit aufgeschrumpften festen Rollen 5. Die Kolbenbolzen 4 sind dann beiderseits auf Nadeln in harten Hutbüchsen gelagert.in section, the representation of a Ringsegmentegegenkolbenmotors with piston box pre-compression. As shown, in an annular housing 1 with the crankcase 2 screwed on, there are two counter-rotating ring segment pistons 3 with combustion hollows about a hollow cylinder piece 7, with a smallest possible diameter, in a cylinder liner 6 with two lateral flanges 8 arranged parallel to the crankshaft 11 of the centroid near the outer surface of the annular segment piston 3, the piston pin 4 are arranged. The connecting rods have in the conrod heads in the middle of each a ring groove with a slot for receiving a roller 5 with needles on the piston pin 4. The piston pin 4 can also be rotatably arranged with shrunk solid rollers 5. The piston pin 4 are then on both sides on needles stored in hard hat boxes.

Zur Verringerung der Reibung und der Masse sind die Ringsegmentkolben 3 bei der Außenfläche bis nahe an die Dichtungsnuten freigearbeitet und ausgespart, so ist auch noch eine Funktion bei normalem Verschleiß garantiert. Durch das Aussparen wird wesentlich die Masse der Ringsegmentkolben 3 verringert. Die Anordnung der Kolbenbolzen 4 mit den Pleuels und Rollen 5 im äußeren Bereich der Ringsegmentkolben 3 bewirkt außerdem eine günstige Hebelwirkung. In der Funktion ähneln so die Ringsegmentkolben 3 mit Rollen 5 in den Pleuelköpfen der Pleuels den Kreuzkopfkolben, nur daß die Kolbenstangen fehlen. Das Hauptpleuel 9 hat oberhalb des Pleuelfußlagers eine weitere versetzte Lagerung für ein Gabelpleuel 10. Die Pleuelschäfte sind auf den Außenseiten gerade und die Innenseiten verlaufen im Radius. Durch die Zylinderbüchse 6, das Gehäuse 1 und den Kurbelkasten 2 ist ein Schlitz für die Pleuels.To reduce the friction and the mass, the ring segment piston 3 are machined and recessed in the outer surface to close to the sealing grooves, so even a function with normal wear is guaranteed. By eliminating substantially the mass of the ring segment piston 3 is reduced. The arrangement of the piston pin 4 with the connecting rod and rollers 5 in the outer region of the annular segment piston 3 also causes a favorable leverage. In function, the ring segment pistons 3 with rollers 5 in the connecting rod heads of the connecting rod resemble the crosshead piston, except that the piston rods are missing. The Hauptpleuel 9 has above the connecting rod end bearing another staggered storage for a Gabelpleuel 10. The Pleuelschäfte are straight on the outer sides and the inner sides are in radius. Through the cylinder liner 6, the housing 1 and the crankcase 2 is a slot for the connecting rod.

Gehäuse 1 und Kurbelkasten 2 sind nach der Abbildung zweiteilig ausgeführt. Gehäuse 1, Deckel, Zylinderbuchse 6 und die beiden Flansche 8 haben da eine gemeinsame Fläche zur Arretierung und zum Abdichten auf dem Kurbelkasten 2. Durch die Flansche sind beiderseits zentrisch gerichtete Ein-12 und Auslaßschlitze 13 sowie Überströmkanäle 16 angeordnet. Auf der Auslaßseite ist nur durch einen Flansch — außer bei Bedarf — eine Ansaugöffnung 14.Housing 1 and crankcase 2 are designed in two parts as shown. Housing 1, cover, cylinder liner 6 and the two flanges 8 have as a common surface for locking and sealing on the crankcase 2. By the flanges centrically directed on both sides Ein-12 and exhaust ports 13 and overflow 16 are arranged. On the outlet side is only through a flange - except when needed - a suction port 14th

Am oberen Totpunkt befindet sich eine Bohrung für eine Einspritzdüse oder Zündkerze. Die kleinste zwiebel-oder abgeschnittene kugelförmige oder durch Erfahrungswerte ermittelte Form eines Verbrennungsraums am oberen Totpunkt, der durch die beiden Verbrennungsmulden der Ringsegmentkolben 3 gebildet wird, stellt einen kompakten Brennraum dar. Auch am unteren Totpunkt ist die Form des Verbrennungsraumes günstig, sie ist für eine rasche und gründliche Spülung strömungsgünstig, die ohnehin in idealer Richtung verläuft. Erreicht werden die Form und große Kolbenquerschnitte u.a. auch durch einen kleinstmöglichen Durchmesser des Zylinderstückes 7.At top dead center is a hole for an injector or spark plug. The smallest onion or cut spherical or empirically determined form of a combustion chamber at top dead center, which is formed by the two combustion recesses of the ring segment piston 3, represents a compact combustion chamber. At bottom dead center, the shape of the combustion chamber is favorable, it is for a rapid and thorough flushing streamlined, which runs in an ideal direction anyway. The shape and large piston cross-sections are achieved i.a. also by a smallest possible diameter of the cylinder piece. 7

Vorteilhaft ist die einfache unsymmetrische Schlitzsteuerung in den seitlichen Flanschen 8. Durch den unsymmetrischen Zwangslauf der Ringsegmentkolben 3 bedingt, kann eine höhere Vorverdichtung bei Ausführungen mit Kurbelkastenvorverdichtung erreicht werden, da die Ansaugöffnung 14 eher geschlossen wird, während der andere Ringsegmentkolben 3 der Einlaßseite weiter vorverdichtet. Dadurch, daß Auslaßschlitz 13 zuerst geöffnet wird, können sich die Brenngase bei noch geschlossenem Einlaßschlitz 12 entspannen. Folgedessen ist auch nicht wie bei herkömmlichen Zweitaktmotoren mit symmetrischen Steuerschlitzen ein Staudruck im Auspuff hotwendig.Advantageously, the simple unbalanced slot control in the side flanges 8. Due to the asymmetrical forced operation of the ring segment piston 3, a higher pre-compression can be achieved in versions with crankcase pre-compression, since the suction port 14 is rather closed, while the other ring segment piston 3 of the inlet side further precompressed. Characterized in that exhaust port 13 is first opened, the fuel gases can relax with the intake port 12 still closed. As a result, a dynamic pressure in the exhaust is not necessarily the same as in conventional two-stroke engines with symmetrical control slots.

Durch höhere Verdichtungs- und Verbrennungsdrücke sowie durch eine rasche und gründlichere Spülung bei sehr minimalen Frischgasverlusten ist die Verbrennung nicht nur effektiver, sondern auch umweltfreundlicher bei einem geringen Kraftstoffverbrauch.Higher compression and combustion pressures, as well as quick and thorough flushing with minimal fresh gas losses, make combustion not only more effective, but also more environmentally friendly with low fuel consumption.

Zur Verringerung dertoten Räume bei der Kurbelkastenvorverdichtung können bei den Flanschen 8 auch Formstücke angebracht werden, die evtl. bis in die Innenräume der Ringsegmentkolben 3 reichen können. Außerdem besteht durch die länger geöffneten Einlaßschlitze 12, bei geschlossenen Auslaßschlitzen 13, die Möglichkeit der Hochaufladung.To reduce dertoten spaces in the crankcase precompression also fittings can be attached to the flanges 8, which may possibly reach into the interiors of the ring segment 3 piston. In addition, there is the possibility of high charging by the longer open inlet slots 12, with closed outlet slots 13.

Die Richtung erfolgt mittels versetzt angeordneten Dichtungswinkeln mit Federelementen 15 mit oder ohne Lappen. Der obere Dichtungswinkel mit Federelementen 15 ist zentrisch nach dem Feuersteg angeordnet, der andere parallel daneben. Sie sind bei dem einen Schenkel jeweils mit den entsprechenden Radien versehen. Die Dichtungswinkel mit Federelementen 15 sind zwar in der Form komplizierter als herkömmliche Kolbenringe. Es besteht aber die Möglichkeit, sie rationeller und aus wärmebeständigeren Materialien zu fertigen. Es können fertiggepreßte Dichtungswinkel aus den verschiedensten Werkstoffen zur Anwendung kommen, beispielsweise auch aus Sintermetall oder-keramik, da sie keine Eigenfederung benötigen und auch keinen hohen mechanischen Belastungen bei der Montage ausgesetzt sind. Die Fertigung der Dichtungsnuten kann mittels Einstechen oder Fräsen in einer Vierkantdreheinrichtung oder auch durch gleichzeitiges allseitiges Fräsen erfolgen. Nach der Abbildung zeigt das Hauptpleuel 9 am oberen Totpunkt nahezu eine gleiche Stellung wie Pleuels herkömmlicher Hubkolbenmotoren unmittelbar vor dem oberen Totpunkt zum Hubzapfen der Kurbelwelle 11 und die Übertragungsverhältnisse für die Kolbenkraft sind auch dementsprechend ähnlich. Die Stellung des Gabelpleuels 10 am oberen Totpunkt weist dagegen bereits einen großen Drehwinkel an einem großen Kurbelradius aus. Die genaue Anordnung der Lagerung für das Gabelpleuel 10 im Hauptpleuel 9 sowie der Abstand zum Pleuelfußlager beruhen auf Erfahrungswerten. Trotz eines sehr geringen Hubes der Kurbelwelle 11, welches vorteilhaft ist für geringe Massekräfte, ist beim Gabelpleuel 10 ein für die Drehmomentbildung günstiger großer Kurbelradius. Diese Kombination der Vorteile eines Kurzhubkurbeltriebes, den geringen Massekräften, mit einem großen Drehwinkel am großen Kurbelradius, wo für zwei Kolben nur ein Kurbelzapfen einer Kurbelwelle 11 benötigt werden, ist eine ideale Übertragung der Kolbenkraft schon direkt vom oberen Totpunkt an für die Drehmomentbildung, wo sie sonst bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor eine hohe Belastung der Triebwerksteile darstellt, bedeutet eine hohe Effektivität in den Übertragungsverhältnissen für die Kolbenkraft.The direction takes place by means of staggered sealing angles with spring elements 15 with or without lobes. The upper sealing angle with spring elements 15 is arranged centrally after the top land, the other parallel next to it. They are each provided with the corresponding radii in the one leg. Although the sealing angle with spring elements 15 are more complicated in shape than conventional piston rings. But there is the possibility to make them more rational and made of more heat-resistant materials. It can fertiggepreßte sealing angle made of a variety of materials used, for example, from sintered metal or ceramic, since they do not require self-suspension and are not exposed to high mechanical loads during assembly. The production of the sealing grooves can be done by grooving or milling in a square turning device or by simultaneous all-round milling. As shown, the Hauptpleuel 9 shows at top dead center almost a same position as connecting rod conventional reciprocating engines immediately before top dead center to the crank pin 11 of the crankshaft 11 and the transmission ratios for the piston force are also similar accordingly. The position of the clevis 10 at top dead center, however, already has a large angle of rotation at a large crank radius. The exact arrangement of the storage for the Gabelpleuel 10 in Hauptpleuel 9 and the distance to Pleuelfußlager based on experience. Despite a very small stroke of the crankshaft 11, which is advantageous for low mass forces, the Gabelpleuel 10 is a favorable for the formation of torque large crank radius. This combination of the advantages of a short-stroke crank drive, the low mass forces, with a large rotation angle at the large crank radius, where only one crank pin of a crankshaft 11 is required for two pistons, is an ideal transmission of the piston force right from top dead center for the torque where they otherwise, in a conventional reciprocating engine represents a high load on the engine parts, means a high efficiency in the transmission ratios for the piston force.

Der Kurbelkasten 2 kann für mehrfach gekröpfte Kurbelwellen 11 verlängert sein, wo einzelne komplette Gehäuse 1 aufgesetzt sind.The crankcase 2 can be extended for multi-cranked crankshafts 11, where individual complete housing 1 are placed.

Die Abbildung zeigt einen Ringsegmentegegenkolbenmotor mit Flüssigkeitskühlung. Gehäuse 1 und Deckel sind mit Hohlräumen versehen, und das hohle Zylinderstück 7 kann auf beiderseitigen Ansätzen mittels Dichtringe im Gehäuse 1 und " Deckel abgedichtet sein. Die Flüssigkeit kann vom Deckel aus über das Zylinderstück 7 ins Gehäuse 1 zum Kühler und zurück gelangen. So ist eine allseitige einwandfreie Kühlung des Brennraumes gewährleistet.The figure shows a ring segment opposed piston engine with liquid cooling. Housing 1 and cover are provided with cavities, and the hollow cylinder piece 7 can be sealed on both sides by means of sealing rings in the housing 1 and "cover." The liquid can pass from the cover via the cylinder piece 7 into the housing 1 to the radiator and back ensures all-round perfect cooling of the combustion chamber.

Claims

- I - £. £. OUO U

Invention claim:

The Ringsegmentegegenkolbenmotor is, characterized in that in an annular housing (1) with lid and crankcase (2) with a parallel to the crankshaft (11) arranged cylinder liner (6), in which two counter-rotating Ringsegmeritkolben (3) with combustion recesses to a smallest possible hollow Cylinder piece (7) around and two lateral flanges (8), with main (9) and Gabelpleuel (10) are arranged, that above the Hauptpleufußfußlagers the mounting of the Gabelpleuels (10) is that rolls in the Pleuelköpfen in annular grooves with slots (5) with on the firmly in the ring segment piston (3) arranged piston pin (4) or rotatable piston pin (4) with fixed rollers (5) are located, or on both sides next to the connecting rod rollers (5) are arranged against the hard Cylinder wall are directed and which are arranged in the areas of the centroids near the cylinder wall in accordance with the forces acting that the means of Dichtun gswinkel with spring elements (15) sealed annular segment piston (3) on the outer surface recessed and freiearbeitetsindichich the lateral flanges (8) the centrically directed inlet (12) and outlet slots (13) and crankcase pre-compression still the overflow channels (16) and the suction port (14 ) are that in versions where housing (1) and crankcase (2) are in two parts, housing (1), cover, cylinder liner (6) and the two flanges (8) have a common area for locking and attachment to the crank box (2) with a slot for the connecting rod and that in a liquid cooling the cavities in the lid via a both sides sealed hollow cylinder piece (7) to the housing (1) connection.