DE102016012262A1

DE102016012262A1 - Platten von Kreiskolbenbrennkraftmaschinen mit optimierten Oberflächen

Info

Publication number: DE102016012262A1
Application number: DE102016012262.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baier; Reinhard Deppert; Alexander Geiger
Original assignee: KKM GmbH
Current assignee: KKM GmbH
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine, das im Wesentlichen aus einem Mantelgehäuse mit einer Trochoidenlaufbahn, einem endseitigen Seitenteil und einem abtriebsseitigen Seitenteil besteht, in dessen Inneren eine Exzenterwelle mit einem Kolben umläuft und Dichtelemente aufweist, die die Arbeitskammern gegeneinander abdichten, wobei in das endseitige Seitenteil und in das abtriebsseitige Seitenteil jeweils eine Platte eingelassen ist, auf deren Oberfläche die seitlichen Dichtelemente des Kolbens gleiten. Der Kern der Erfindung ist eine extrem dünne Beschichtung der Platten, die den Anforderungen an die Rauhigkeit, die Verschleißfestigkeit und das Herstellungsverfahren der Schichtstärke erstmals entspricht, da es sich hier um eine Laufbahnoberfläche handelt, die nicht mehr bearbeitet zu werden braucht und zum ersten Mal die gewünschte glatte Oberfläche der zu beschichtenden Platte aufweist. Von Vorteil ist die Härte der Beschichtung, die eine lange Lebensdauer der Kreiskolbenbrennkraftmaschine erwarten lässt. (1)

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine, das im Wesentlichen aus einem Mantelgehäuse mit einer Trochoidenlaufbahn, einem endseitigen Seitenteil und einem abtriebsseitigen Seitenteil besteht, in dessen Inneren eine Exzenterwelle mit einem Kolben umläuft und Dichtelemente aufweist, die die Arbeitskammern gegeneinander abdichten, wobei in das endseitige Seitenteil und in das abtriebsseitige Seitenteil jeweils eine Platte eingelassen ist, auf deren Oberfläche die seitlichen Dichtelemente des Kolbens gleiten, während die der Kammer abgewandten Seite der Platte mit Kühlwasser und Öl umströmt wird.
Wie Seitenscheiben von Kreiskolbenbrennkraftmaschinen bisher beschichtet werden geht aus der DE10 2008 026 920.4 hervor, wo Leichtmetall - Seitenscheiben galvanisch galvanisch mit einer Nickelauflage beschichtet werden, in die Siliziumkarbid - Partikel eingelassen sind. Die Oberflächen werden nach der Beschichtung geschliffen, sind aber nach dem Schleifen nicht glatt genug, wie wir heute wissen und ergeben zudem noch Nachteile beim Ölverbrauch, der sich mit steigender Rauhigkeit erhöht und trotzdem einen partiellen Verschleiß durch die Dichtelemente im Bereich der Zündkerzen nicht verhindern kann.
In letzter Zeit sind Beschichtungsmethoden entwickelt worden, die die Haltbarkeit beispielweise von Bearbeitungswerkzeugen zum Ziel hatten. Diese werden im Bereich ihrer Schneiden von einer harten, aber sehr dünnen auf Kohlenstoff basierenden Schicht überzogen, die härter als der Stahl des Werkzeugs selbst ist. Die Haltbarkeit der Werkzeuge steigt beträchtlich wegen der gesteigerten Verschleißfestigkeit, die auch bei Kreiskolbenbrennkraftmaschinen zwischen der dem Kolben zugewandten beschichteten Laufbahn und den Dichtelementen zur Anwendung kommen soll, wenn man die Lebensdauer dieser Maschinen im Blick hat.
Die Oberflächen der Platten sind vor ihrer Beschichtung besonders glatt und eben geschliffen, um auf der Beschichtung ebendiese Oberflächenstruktur zu erzeugen. Es wird erwartet, dass sich die Lebensdauer der Dichtelemente sowie der Platten erhöht und dadurch eine konkurrenzfähige Kreiskolbenbrennkraftmaschine ermöglicht.
Inzwischen ermittelte Versuchsergebnisse zeigen, dass die Ölmoleküle sich auch in den Vertiefungen von scheinbar sehr glatt geschliffenen Oberflächen halten und ihrer Schmieraufgabe sehr gut nachkommen können. Der Vorteil ist ein stark verminderter Ölverbrauch, wenn die Ölzumessung durch entsprechend filigrane Kanalführungen erfolgt.
Die Erfindung hat es sich somit zur Aufgabe gemacht, das Zusammenspiel der Dichtelemente mit der Oberfläche der Platten zu verbessern und dadurch den Verlust an Schmieröl im Motorbetrieb zu reduzieren, der im Wesentlichen zwischen den Platten und den dort umlaufenden Dichtelementen im Kolben entsteht. Damit verbunden sind auch „Blow By“ - Verluste in der Kammer, die sich durch die Verbesserung der Dichtheit an den Platten besser beherrschen lassen.
Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand dreier Skizzen wird der Erfindungsgedanke an einer der beiden Seitenscheiben einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine erläutert. Es zeigen

1 Eine Platte zwischen einem endseitigen Seitenteil und einem Mantelgehäuse, wobei die Platte eine Laufbahn für die Dichtelemente in einem Kolben aufweist als Teilschnitt;
2 Die Platte in flächiger Ansicht;
3 Die Platte im Schnitt entlang der langen Achse mit der Laufbahn als Oberfläche einer Beschichtung.

Die 1 stellt einen Teilschnitt einer Kreiskolbenbrennkraftmaschine dar, die unter anderen ein Mantelgehäuse 1, ein endseitiges Seitenteil 3, einen Kolben 4 und eine Exzenterwelle 5 aufweist. Dieser Kolben 4 rotiert innerhalb einer Trochoidenlaufbahn 2 des Mantelgehäuses 1 auf einer Exzenterwelle 5 und bildet Brennräume, die sowohl auf der Endseite wie auch auf der Abtriebsseite der Kreiskolbenbrennkraftmaschine durch je eine Platte 7 im endseitiges Seitenteil 3 wie auch im abtriebseitigen Seitenteil (hier nicht dargestellt) angeordnet sind. Die Platten 7 in den Seitenteilen 3 tragen zum Kolben 4 hin eine Beschichtung 9, deren Oberfläche 8 als Laufbahn für die Dichtelemente 6 dient. Bekanntermaßen sind die seitlichen Dichtelemente 6 im Kolben Bogenleisten und die Dichtbolzen.
Gemäß 2 ist eine Platte 7 mit einer langen Achse 10 schematisch dargestellt, entlang welcher der Schnitt gemäß 3 erfolgt ist. Es ist ersichtlich, dass die Beschichtung 9 auf nur einer Seite der Platte 7 angeordnet ist, was nicht heißt, dass nicht auch die andere gegenüber liegenden Seite der Platte 7 beschichtet sein kann.
Der Vorteil gemäß den Vorschlägen der vorliegenden Erfindung liegt darin, Maßnahmen gefunden zu haben, die die Dichtheit der Dichtelemente 6 verbessern und den Ölverbrauch der Kreiskolbenbrennkraftmaschine verringern, wobei sich noch mit der größeren Härte der Beschichtung 9 auch die Lebensdauer der Kreiskolbenbrennkraftmaschine erhöht.
Bezugszeichenliste

1.: Mantelgehäuse
2.: Trochoidenlaufbahn
3.: endseitiges Seitenteil
4.: Kolben
5.: Exzenterwelle
6.: Dichtelement
7.: Platte
8.: Oberfläche/Laufbahn
9.: Beschichtung
10.: Lange Achse

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 102008026920 [0002]

Claims

Gehäuse für eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine, das im Wesentlichen aus einem Mantelgehäuse mit einer Trochoidenlaufbahn, einem endseitigen Seitenteil und einem abtriebsseitigen Seitenteil besteht, in dessen Inneren eine Exzenterwelle mit einem Kolben umläuft und Dichtelemente aufweist, die die Arbeitskammern gegeneinander abdichten, wobei in das endseitige Seitenteil und in das abtriebsseitige Seitenteil jeweils eine Platte eingelassen ist, auf deren Oberfläche die seitlichen Dichtelemente des Kolbens gleiten, während die der Kammer abgewandten Seite der Platte mit Kühlwasser und Öl umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die dem Kolben (4) zugewandte Oberfläche (8) der Platte (7) eine Beschichtung aufweist, die im Vergleich zu den bisherigen Beschichtungen extrem dünn ist und dadurch die Oberflächenstruktur der Platte (7) übernimmt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtung (9) eine geringe Rauhtiefe aufweist, wodurch sich die Reibung der auf ihr gleitenden Dichtelemente (6) verringert.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) eine gegenüber gehärtetem Stahl höhere Härte aufweist, die einen geringeren Verschleiß bewirkt, als bei allen bisherigen Oberflächen der seitlichen Laufbahnen (8) für die Dichtelemente (6).
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen der Rauhigkeit in der Laufbahn (8) zur Speicherung der Ölmoleküle gering gehalten werden, um den Ölverbrauch auf ein Minimum zu senken.