-
Die Erfindung betrifft eine Kreiskolbenmaschine mit einem Öldichtungssystem.
-
Kreiskolbenbrennkraftmaschinen oder kurz Kreiskolbenmaschinen (KKM) mit einem dreieckförmigen Kolbenläufer und einem Trochoidengehäuse werden im Zusammenhang mit der Anmeldung auch als Kreiskolbenmaschine der Bauart Wankel bezeichnet. Kreiskolbenmotoren umfassen neben dem Kolbenläufer und dem Trochoidengehäuse, üblicherweise zwei Seitenteile und eine Exzenterwelle mit einem Exzenter. Der Kolbenläufer schließt mit dem Trochoidengehäuse drei Arbeitskammern ein, in welchen bei Drehung des Kolbenläufers ein Viertaktprozess abläuft. Derartige Kreiskolbenmaschinen sind üblicherweise mit einer inneren Ölschmierung und einer Ölkühlung ausgestattet, wobei eine Ölpumpe Schmier- und/oder Kühlöl aus einem Ölbehälter in einen Ölkreislauf fördert, der das Innere der Kreiskolbenmaschine durchläuft.
-
Für eine Abdichtung zwischen den einzelnen Arbeitsräumen sowie zu den zwischen Stirnflächen des Kolbenläufers und Seitenwänden der Seitenteile liegenden Ringräumen sind sogenannte Kratzringe bekannt, welche in Ringnuten an den Stirnflächen des Kolbenläufers eingesetzt sind und gegen die Seitenwände der Seitenteile laufen.
-
Aus der
DE 10 2004 008 309 A1 ist ein Kreiskolbenmotor mit einem endseitigen Dichtungsteil und einem abtriebsseitigen Dichtungsteil bekannt, wobei die Dichtungsteile mittels Verbindungsschrauben fest mit dem Exzenter verbunden sind und mit diesem eine Exzentereinheit bilden. Die Dichtungsteile werden im Zusammenhang mit der Anmeldung als Exzenterscheiben bezeichnet. In dem Kolbenläufer sind Radialdichtringe angebracht, um die Exzenterscheiben zu dem Kolbenläufer sowie zu den Seitenteilen abzudichten. Eine derartige Ausgestaltung hat sich als vorteilhaft erwiesen, da auch bei Axialbewegungen und/oder Fertigungstoleranzen in Axialrichtung eine gute Dichtwirkung realisiert ist. Allerdings müssen radiale Ungenauigkeiten, welche Schmier- und/oder Kühlölverluste verursachen könnten, durch geringe Fertigungstoleranzen vermieden werden, was zu einer komplizierten und damit teuren Herstellung führt.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kreiskolbenmaschine mit einem Öldichtungssystem zu schaffen, welches sowohl bei einem Versatz in radialer als auch bei einem Versatz in axialer Richtung eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kreiskolbenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Kreiskolbenmotor mit wenigstens einer Arbeitseinheit umfassend ein Trochoidengehäuse, zwei Seitenteile, einen Kolbenläufer, eine Exzenterwelle mit einem Exzenter und zwei, an dem Exzenter angebrachte Exzenterscheiben, wobei die Exzenterscheiben für einen Toleranzausgleich axial verschiebbar an dem Exzenter angebracht sind und die Exzenterscheiben, der Kolbenläufer und/oder die Seitenteile so gestaltet sind, dass zwischen dem Kolbenläufer und den Exzenterscheiben sowie zwischen den Seitenteilen und den Exzenterscheiben jeweils Axialdichtringe eingesetzt sind.
-
Die Seitenteile sind in einer Ausgestaltung als endseitiges Seitenteil und abtriebsseitiges Seitenteil gestaltet. In anderen Ausgestaltungen ist wenigstens ein Seitenteil als Mittelscheibe gestaltet, wobei sich an die Mittelscheibe eine weitere Arbeitseinheit anschließt.
-
Die Axialdichtringe erlauben eine zuverlässige Abdichtung trotz Versatz in radialer Richtung. Dadurch werden Schmier- und Kühlölverluste aufgrund eines radialen Schlags verhindert. Durch die axial verschiebbare Anordnung der Exzenterscheiben an dem Exzenter wird zudem verhindert, dass bei axialer Bewegung der Exzenterwelle der Kontakt zwischen den Axialdichtringen und den zugehörigen Anlaufflächen der Exzenterscheiben gestört wird. In vorteilhaften Ausgestaltungen sind vier Axialdichtringe vorgesehen, welche zwischen den Exzenterscheiben und den Seitenteilen und zwischen den Exzenterscheiben und dem Kolbenläufer angeordnet sind. Die Bauteile sind hierfür in vorteilhaften Ausgestaltungen so gestaltet, dass Axialspalte gebildet werden.
-
Die Axialdichtringe sind in einer Ausgestaltung wenigstens teilweise in den Exzenterscheiben gelagert.
-
In vorteilhaften Ausgestaltungen sind einige oder alle Axialdichtringe in dem Kolbenläufer und/oder in den Seitenteilen gelagert, wobei die Exzenterscheiben bei einer seitlichen Verschiebung der Exzenterwelle gegen die Axialdichtringe anlaufen. Die verschiebbare Lagerung der Exzenterscheiben ist in einer Ausgestaltung mittels Axialgleitlagern realisiert.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Exzenterscheiben mittels verschiebbar in dem Exzenter gelagerten Passhülsen an dem Exzenter angebracht sind. Als Passhülsen werden im Zusammenhang mit der Anmeldung hülsenartige Bauteile bezeichnet, welche als Verbindungselemente zwischen dem Exzenter und den Exzenterscheiben wirken. Die Passhülsen sind in bevorzugten Ausgestaltungen aus einem Material gestaltet, welches einen geringen Reibwiderstand zu dem Exzenter und einen geringen Verschleiß aufweist.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Exzenterscheiben an den Passhülsen ortsfest angebracht sind, sodass der axiale Abstand der Exzenterscheiben durch die Passhülsen bestimmt ist. Ein axialer Abstand der Exzenterscheiben ist dabei auch bei einem axialen Versatz der Exzenterwelle konstant. Der Abstand ist in vorteilhaften Ausgestaltungen derart gewählt, dass die Exzenterscheiben mit einer definierten Vorspannung gegen die Seitenteile gezwungen sind. Die definierte Vorspannung ist vorzugsweise gering gewählt. Die Exzenterscheiben sind mit den Passhülsen über geeignete Befestigungsmittel lösbar oder unlösbar verbunden, beispielsweise vernietet, verschraubt und/oder verklebt. In vorteilhaften Ausgestaltungen sind Zugschrauben für eine Befestigung vorgesehen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Exzenterscheiben an ihren dem Kolbenläufer und/oder den Seitenteilen zugewandten Stirnflächen in axialer Richtung ringförmige Abdeckverlängerungen aufweisen, welche die Axialdichtringe in Axialrichtung abdecken. Vorzugsweise erstrecken sich die Abdeckverlängerungen über die gesamte Ausdehnung der Axialdichtringen in Axialrichtung. Diese Ausdehnung wird auch als Breite der Axialdichtringe bezeichnet. Die Abdeckverlängerungen sind in vorteilhaften Ausgestaltungen wenigstens im Bereich der der Exzenterwelle zugeordneten Innendurchmesser der Exzenterscheiben vorgesehen. Dadurch ist wenigstens für die zwischen den Seitenteilen und den Exzenterscheiben vorgesehenen Axialdichtringe eine Abstützung geschaffen. In einer anderen Ausgestaltung ist die Abdeckverlängerung als ringförmig geschlossener Vorsprung für die zwischen Kolbenläufer und Exzenterscheibe angeordneten Axialdichtringe vorgesehen. Mittels der axialen Abdeckverlängerungen wird eine Überlastung der Axialdichtringe durch Öl vermieden, welches infolge von Fliehkraftwirkungen radial beschleunigt wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Axialdichtringe aus einem elastischen Material, insbesondere aus Teflon ausgebildet sind. Die Axialdichtringe besitzen somit eine axiale Beweglichkeit im Bereich der Laufkontaktfläche. In vorteilhaften Ausgestaltungen weisen die Axialdichtringe zudem in den Innendurchmessern eingelegte Federringe auf.
-
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet. Als Teil eines Ausführungsbeispiels beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu erhalten.
-
In den Zeichnungen zeigen schematisch:
-
1 einen Querschnitt eines Kreiskolbenmotors;
-
2 im Detail einen Bereich eines Kreiskolbenmotors ähnlich 1 mit Öldichtungssystem; und
-
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts X gemäß 2.
-
1 zeigt schematisch im Querschnitt einen aus dem Stand der Technik bekannten Kreiskolbenmotor Bauart Wankel mit einem Trochoidengehäuse 1, Seitenteile 2, 3, einem dreieckförmigen Kolbenläufer 4 und einer Exzenterwelle 5 mit einem Exzenter 5a. Die Seitenteile 2, 3 werden auch als Seitengehäuse bezeichnet. Der Kolbenläufer 4 schließt mit dem Trochoidengehäuse 1, auch als Rotorgehäuse bezeichnet, drei Arbeitskammern ein, in welchen bei Drehung des Kolbenläufers 4 ein Viertaktprozess abläuft. An Spitzen oder Kolbenecken des Kolbenläufers 4 sind Dichtleisten vorgesehen, welche die Arbeitskammern gegeneinander im Betrieb abdichten. Zudem sind an Stirnflächen des Kolbenläufers 4 im Bereich der Kolbenecken bekannte Dichtstreifen vorgesehen.
-
2 zeigt in einer Querschnittsansicht ein Detail eines Kreiskolbenmotors mit einem erfindungsgemäßen Öldichtungssystem. Der Kreiskolbenmotor (KKM) umfasst das Trochoidengehäuse 1, die Seitenteile 2, 3, die Exzenterwelle 5 mit dem Exzenter 5a und den auf der Exzenterwelle 5 gelagerten Kolbenläufer 4. An dem Exzenter 5a der Exzenterwelle 5 sind zwei Exzenterscheiben 6, 7 axial verschiebbar befestigt.
-
Die Exzenterscheiben 6, 7, der Kolbenläufer 4 und die Seitenteile 2, 3 sind so gestaltet, dass zwischen dem Kolbenläufer 4 und Exzenterscheiben 6, 7 sowie zwischen den Seitenteilen 2, 3 und den Exzenterscheiben 6, 7 jeweils ein Axialspalt gebildet ist, wobei in die Axialspalte Axialdichtringe 8, 8', 9, 9' eingesetzt sind. Die Axialdichtringe 8, 8' sind dabei an dem Kolbenläufer 4 gelagert, wohingegen die Axialdichtringe 9, 9' an den Seitenteilen 2, 3 gelagert sind. Zusammen mit den Exzenterscheiben 6, 7 bilden die Axialdichtringe 8, 8', 9, 9' das Öldichtungssystem, wobei die Axialdichtringe 8, 8', 9, 9' auch bei einem Versatz der Exzenterwelle 5 in radialer Richtung eine zuverlässige Abdichtung ermöglichen. Durch die axial verschiebbare Anordnung der Exzenterscheiben 6, 7 an dem Exzenter 5a wird zudem verhindert, dass bei einem axialen Versatz der Exzenterwelle 5 der Kontakt zwischen den Axialdichtringen 8, 8', 9, 9' und den zugehörigen Anlaufflächen der Exzenterscheiben 6, 7 gestört wird.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Exzenterscheiben 6, 7 mittels Passhülsen 10 und Zugschrauben 11, 11' an dem Exzenter 5a befestigt. Dabei sind vorzugsweise mindestens zwei in Umfangrichtung versetzt angeordnete Passhülsen 10 vorgesehen, von welchen in 2 jedoch nur eine sichtbar ist.
-
Die Passhülsen 10 sind in dem Exzenter 5a mittels Schiebesitz gelagert und somit axial beweglich. Die Exzenterscheiben 6 und 7 sind mittels der Zugschrauben 11, 11' ortsfest mit den Passhülsen 10 verbunden. Dadurch sind die Exzenterscheiben 6, 7 relativ zueinander mit einem festen Abstand fixiert. Der Abstand ist so gewählt, dass die Exzenterscheiben 6, 7 gegen die in dem Kolbenläufer 4 befestigten Axialdichtringe 8, 8' und gegen die in den Seitengehäusen 2, 3 befestigten Axialdichtringe 9, 9' mit einer geringen Vorspannung anlaufen. Die Axialdichtringe 8, 8' und 9, 9' bestehen aus elastischem Werkstoff, vorwiegend einer Teflonkomposition, mit in Innendurchmessern eingelegten Federringen. Die Axialdichtringe 8, 8', 9, 9' besitzen somit eine axiale Beweglichkeit im Bereich der Laufkontaktfläche.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Exzenterscheiben 6, 7 an ihren Stirnflächen zusätzlich ringförmige axiale Abdeckverlängerungen 6a, 6b, 6c beziehungsweise 7a, 7b auf, um eine Überlastung der Axialdichtringe 8, 8', 9, 9' durch infolge von Fliehkraft radial beschleunigtem Öl zu vermeiden.
-
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Details X gemäß 2 mit der Exzenterscheibe 6, ringförmigen Abdeckverlängerungen 6a, 6b, den Axialdichtringen 8, 9 mit Sitz in einer Wand des Kolbenläufers 4 und im Innendurchmesser des Seitengehäuses 3.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004008309 A1 [0004]
