<Desc/Clms Page number 1>
Drehkolbenbrennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit einem zentrisch gelagerten zylindrischen Läufer und in diesem gleitbar gelagerten Schiebern, die den Ringraum zwischen dem Läufer, der unrunden Gehäuseinnenwand und den Stirnwänden des Gehäuses in Kammern unterteilen, und die in radialer Richtung durch eine dem Verlauf der Gehäuseinnenwand entsprechende unrunde Führungsbahn, auf der sich die inneren Schieberenden abstützen, im Abstand von der unrunden Gehäuseinnenwand geführt sind, wobei die Kammern untereinander sowie gegen das Gehäuse mittels Dichtleisten abgedichtet sind, von denen die an den nach aussen gerichteten Schmalflächen der Schieber vorgesehenen Dichtleisten bei Rotation des Läufers durch Fliehkraftwirkung gegen die zu dichtenden Flächen angepresst werden.
Bei dieser bekannten Maschine weisen die beiden, den Ringraum unterteilenden flachen Schieber an ihren nach aussen gerichteten Schmalflächen gelenkig angeschlossene Dichtungsstücke von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt auf, die zufolge einer gewissen radialen Beweglichkeit unter dem Einfluss der Fliehkraft gegen die Mantelfläche des Gehäuses angepresst werden. Diese Dichtungsstücke tragen drei parallel verlaufende Dichtleisten. Daraus ergibt sich zwar bei laufender Maschine eine genügende Abdichtung der Schieber gegenüber der Mantelfläche des Gehäuses, der jedoch eine unzureichende Dichtwirkung an den stirnseitigen Schieberflächen gegenübersteht. Diese Undichtheitsverluste bedingen eine ungenügende Leistung und einen unbefriedigenden Wirkungsgrad dieser bekannten Maschine.
Ausserdem bilden die verhältnismässig lose angelenkten Dichtungsstücke im Dauerbetrieb der Maschine eine ernste Störungsquelle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenbrennkraftmaschine der genannten Bauart zu schaffen, bei der in allen Drehzahlbereichen eine zuverlässige Abdichtung sämtlicher Kammern sowohl zueinander als auch gegenüber den Gehäusewänden erreicht wird. Zur Verwirklichung dieses Zieles ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Schieber in an sich bekannter Weise aus zwei in axialer Richtung zueinander verschieblichen Schieberhälften bestehen, dass diese mit verzahnten Stosskanten ineinandergreifen, dass je Schieber zwei plattenförmige, spiegelverkehrt aufeinanderliegende Dichtleisten vorgesehen sind, die im Bereich ihrer beiden innenliegenden Ecken je einen von einer schrägen und gegenüberliegend von einer radialen Stosskante begrenzten Ausschnitt besitzen,
und dass die Schieber eine das Gegenprofil zu den Stosskanten der Dichtleisten bildende Nut zur Aufnahme der darin verschieblichen Dichtleisten aufweisen, welche die Schieber zu einem etwa quaderförmigen vollen Block ergänzen, und dass an beiden Stirnflächen des Läufers Dichtleisten angeordnet sind, deren Innenflächen in an sich bekannter Weise dem Druck in den Kammern ausgesetzt sind. Durch diese Ausbildung wird unter bewusstem Verzicht auf die Verwendung eigener, z. B. federnder Elemente zur Erzeugung der Anpresskraft der Dichtleisten an den Gehäusewandungen nicht nur eine Verminderung der Reibungsverluste der Maschine sondern auch ein verminderter Verschleiss der aufeinandergleitenden Teile erzielt.
Zugleich wird eine Abhängigkeit der Kammerabdichtung vom jeweiligen Betriebszustand der Drehkolbenbrennkraftmaschine in dem Sinne erreicht, dass gerade in den hohen Drehzahlbereichen, in denen in der Regel auch die normalen Betriebsdrehzahlen der Maschine liegen, sowie bei hohen Verdichtungsgraden eine besonders gute
<Desc/Clms Page number 2>
Abdichtung der Kammern gewährleistet ist. Die verringerten Undichtheitsverluste wirken sich aber in einer entsprechenden Leistungssteigerung bzw. Kraftstoffersparnis aus.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an den Stirnflächen des Läufers in an sich bekannter Weise Ringnuten vorgesehen sind, und dass die am Läufer vorgesehenen Dichtleisten, die die Kammern gegen die Stirnwände sowie gegen den Läufer abdichten, kreissegmentförmig ausgebildet und zwischen den Schiebern in den Ringnuten des Läufers angeordnet sind, und im Querschnitt ein Winkelprofil aufweisen, dessen kürzerer Schenkel in die Ringnut des Läufers eingreift und dessen längerer Schenkel dem Druck in der Kammer ausgesetzt ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass sich die kreissegmentförmigen Dichtleisten den Stirnwänden des Gehäuses besser anpassen als etwa ein geschlossener Dichtring.
Durch den Verdichtungs- bzw. Verbrennungsdruck innerhalb der Kammern werden dabei die segmentförmigen Dichtleisten an die abzudichtenden Flächen des Gehäuses sowie des Läufers angepresst. Auch hier ergeben sich im Teillastbereich infolge der geringeren Betriebsdrücke verminderte Reibungsverluste an den Dichtflächen und somit eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine.
Schliesslich können nach der Erfindung die Gesamtfliehkräfte aller Schieber auf diese gleichmässig verteilt sein, wobei die Schieber in ihren seitlichen Schmalflächen Ausnehmungen aufweisen, in welche ringförmige Ausgleichselemente, vorzugsweise elastische Spannringe oder Spanndrähte eingelegt sind.
Durch diese Ausgleichselemente wird einerseits eine gleichmässige Abdichtung sämtlicher Schieber un- abhängig von deren radialer Auslenkung und anderseits zufolge des annähernd gleichbleibenden Anpressdrucks der Dichtleisten der Schieber eine gleichmässige Abnutzung der Gehäuseinnenflächen längs deren gesamten Umfanges erreicht. Zugleich unterstützen die elastischen Ausgleichselemente die Rückstellbewegung der ausgelenkten Schieber, so dass die Reibung an den nach aussen gerichteten Schmalflächen der Schieber im Bereich abnehmender Gehäuseradien erheblich herabgesetzt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben ; u. zw. zeigen Fig. l einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 durch eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen Axialschnitt dazu, die Fig. 3,4 und 5 erfindungsgemässe Schieberelemente, die Fig. 6 und 7 die Anordnung elastischer Ausgleichselemente in einer erfindungsgemässen Brennkraftmaschine, beide in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist im Gehäusemittelteil 1, welcher an seinem äusseren Umfang gegebenenfalls Kühlrippen 2 aufweist, eine ovale zylindrische Büchse 3 eingelassen, deren Innenfläche die unrunde Gehäuseinnenwand 4 bildet. Sowohl der Gehäusemittelteil 1 als auch die ovale zylindrische Büchse 3 werden von den für den Ladungswechsel erforderlichen Kanälen durchsetzt, wobei der Ansaugkanal 5 sowie der dazu parallele Restentladungskanal 6 horizontal aus dem Gehäuse herausgeführt sind, während der Auspuffkanal 7 vertikal nach abwärts gerichtet ist. Parallel zur Zeichnungsebene ist das Gehäuse durch die Stirnwände 8 abgeschlossen.
Nach Fig. 2 schliessen an die beiden Stirnwände 8 die Gehäuseseitenteile 9, in deren zentrischen Lagerflächen Wälzlager 10 angeordnet sind, die durch Lagerdeckel 11 und in diese eingelassene Wellendichtungen 12 nach aussen dicht abgeschlossen sind. Zur Verbindung der Gehäuseseitenteile 9 sowie der Stirnwände 8 mit dem Gehäusemittelteil 1 sind gleichmässig über den Umfang des Gehäuses verteilt Gehäuseschrauben 13 vorgesehen. Die Stirnwände 8 und die Gehäuseseitenteile 9 werden von einer konzentrisch zum Gehäusemittelteil 1 angeordneten Welle 14 durchsetzt, deren Mittelteil als zylindrischer Läufer 15 ausgebildet ist.
In ringförmigen Ausnehmungen 16 an beiden Stirnseiten des zylindrischen Läufers 15 sind je eine ovale Nocke 17, deren Symmetrieachsen mit den Hauptachsen des Gehäusemittelteiles 1 bzw. der ovalen zylindrischen Büchse 3 zusammenfallen, mit der Stirnwand 8 mittels Senkschrauben 32 drehfest verbunden. Über den Umfang des Läufers 15 gleichmässig verteilt, weist dieser beispielsweise sechs Nuten auf, welche-mit Bezug auf die radiale Richtung - entgegen der Drehrichtung geneigt sind. In diesen Nuten sind plattenförmige Schieber 18 gleitbar gelagert, deren nach innen gerichtete abgerundete Schmalflächen 19 am Umfang der Nocken 17 anliegen.
In ihren nach aussen und seitwärts gerichteten Schmalflächen 20,21 weisen die Schieber 18 je eine durchgehende Nut auf, in welcher Dichtleisten 22 und 23 mit geringem Spiel, jedoch leicht verschieblich angeordnet sind und deren Aussenkanten sich an der unrunden Gehäuseinnenwand 4 abstützen. Quer zur Verschiebungsrichtung der Schieber 18 sind in deren Führungsnuten im zylindrischen Läufer 15 Dichtleisten 24 und 25 in achsparallelen Ausnehmungen dieser Führungsnuten angeordl- net. Durch die Schieber 18 wird der Raum zwischen der unrunden Gehäuseinnenwand 4 und dem zylindrischen Läufer 15 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in sechs gegeneinander abgedichtete Kammern 26 unterteilt.
Zur Abdichtung der Kammern 26 gegen den Läufer 15 weist dieser stirn-
<Desc/Clms Page number 3>
seitige Ringnuten 27 auf, in welche kreissegmentförmige Dichtleisten 28 mit dem kürzeren Schenkel ihres Winkelprofils eingreifen, während deren längere Schenkel an den Stirnwänden 8 anliegen. Ausserhalb des Gehäuses ist eine Zündnocke 29 mittels einer Mutter 30 auf einem konischen Ansatz 31 der Welle 14 befestigt.
Der Schieber in Fig. 3 und 4 besteht aus den beiden Schieberhälften 33,34, deren verzahnte Stosskanten 35 derart ineinandergreifen, dass eine Relativverschiebung der beiden Schieberhälften 33,34 in axialer Richtung möglich ist, während diese in radialer Richtung starr verbunden sind. Die beiden Schieberhälften 33,34 weisen eine mehrfach abgestufte Nut auf, in welche Dichtleisten 36 (Fig. 5) einsetzbar sind. Die Dichtleisten 36 besitzen eine gerade Aussenkante 37 und weisen an ihrer Innenseite eine schräge Stosskante 38 sowie eine radiale Stosskante 39 auf.
Die Ausnehmungen der beiden Schieberhälften. 33, 34 bilden dabei das Gegenprofil zu den Stosskanten 38,39 der Dichtleisten 36, so dass zwei spiegelverkehrt übereinandergelegte Dichtleisten 36 in die Ausnehmungen der beiden Schieberhälften 33,34 einschiebbar sind, wobei sie diese zu einem vollen, etwa quaderförmigen Block ergänzen. Die Wirkungsweise solcher zweiteiliger Schieber ist folgende : Nach Anlauf der Brennkraftmaschine bewegen sich die Schieber in den Führungsnuten des zylindrischen Läufers 15 zufolge der auf sie einwirkenden Fliehkraft nach aussen, bis die Aussenkanten 37 der Dichtleisten 36 mit der unrunden Gehäuseinnenwand 4 in Berührung kommen.
Die Fliehkraft der beiden Schieberhälften 33,34, die längs der schrägen Stosskanten 38 auf die beiden Dichtleisten 36 einwirkt, wird dabei in eine in Richtung der schrägen Stosskante 38 und in eine senkrecht zur Stosskante 38 wirkende Komponente zerlegt. Die in Richtung der Stosskante 38 wirksame Fliehkraftkomponente bewirkt nun eine Relativverschiebung der Schieberhälften 33,34 in bezug auf die Dichtleisten 36 in Richtung der schrägen Stosskanten 38, so dass sich die beiden Schieberhälften 33,34 in axialer Richtung voneinander entfernen und sich an die Stirnwände 8 anpressen. Der nach aussen bzw. seitlich wirksame Fliehkraftanteil richtet sich dabei nach dem Neigungswinkel der schrägen Stosskanten 38 sowie nach dem Verhältnis der Massen der einzelnen Schieberteile.
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 und Fig. 7 weisen die Schieber 40 in ihren seitlichen Schmalflächen Ausnehmungen 41 auf, in welche ringförmige Ausgleichselemente, wie z. B. elastische Spannringe 42 in Fig. 6 bzw. Spanndrähte 43 in Fig. 7, eingelegt sind. Die Länge dieser Ausgleichselemente ist dabei so bemessen, dass die nach innen gerichteten abgerundeten Schmalflächen der Schieber 40 federnd am Umfang der Nocken 17 aufliegen. Im Betriebszustand der Brennkraftmaschine rotieren diese ringförmigen Ausgleichselemente 42,43 mit dem nicht dargestellten zylindrischen Läufer 15 mit, so dass sie ausser einer dauernden elastischen Verformung keinerlei Relativbewegung zu den Schiebern 40 ausführen.
Die auf die einzelnen Schieber 40 einwirkenden Fliehkräfte, die je nach deren radialer Auslenkung verschieden gross sind, werden durch die ringförmigen Ausgleichselemente 42 bzw. 43 auf sämtliche Schieber annähernd gleichmässig verteilt. Die Abnutzung der Gehäuseinnenwände im Bereich abnehmender Radien (rechter oberer und linker unterer Quadrant in den Fig. 6 und 7) wird dadurch stark herabgesetzt, so dass sich infolge verringerter Reibungsverluste ein grünstigerer Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine ergibt.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele. So könnten etwa an Stelle der ringförmigen Ausgleichselemente der Fig. 6 und 7 Spiralfedern od. dgl. zum Fliehkraftausgleich zwischen den einzelnen Schiebern 40 angeordnet sein. In gleicher Weise kann auch die Fliehkraftaufteilung auf die nach aussen bzw. seitwärts gerichteten Schieberkanten auf eine von den Fig. 3,4 und 5 abweichende Weise, etwa durch Zwischenschaltung von Hebeln und Gelenken, verwirklicht werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.