DE1125715B

DE1125715B - Rotationskolbenmaschine, insbesondere -Brennkraftmaschine mit einem Umschliessungskoerper, der eine mehrbogige innere Mantelflaeche aufweist

Info

Publication number: DE1125715B
Application number: DEN18550A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hanns-Dieter Paschke
Original assignee: Wankel GmbH; NSU Motorenwerke AG
Current assignee: Wankel GmbH; Audi AG
Priority date: 1960-06-29
Filing date: 1960-06-29
Publication date: 1962-03-15
Also published as: GB951813A

Description

Rotationskolbenmaschine, insbesondere -Brennkraftmaschine mit einem Umschließungskörper, der eine mehrbogige innere Mantelfläche aufweist Gegenstand der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine, insbesondere -Brennkraftmaschine, mit einem feststehenden oder umlaufenden Umschließungskörper, dessen mehrbogige innere Mantelfläche zusammen mit Seitenwänden einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenwänden von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle oder des Umschließungskörpers steht, je nachdem, ob es sich um eine Kreiskolben- oder um eine Drehkolbenmaschine handelt. Dieses Drehzahlverhältnis wird durch ein Getriebe erzwungen, das aus einem am Kolben konzentrisch zu dessen Drehachse angeordneten Innenzahnrad und einem damit im Eingriff stehenden, mit dem Umschließungskörper feststehenden bzw. mit diesem mit gleicher Drehzahl drehenden und vorzugsweise an diesem fest verbundenen Außenzahnrad besteht.
Wenn das Getriebe zwischen einer Stirnwand des Kolbens und der benachbarten Seitenwand des Umschließungskörpers angeordnet ist, so legen die Größe der Exzentrizität und das durch die Form der Maschine bestimmte Übersetzungsverhältnis des Getriebes die Größe des Außenzahnrades fest und somit den Durchmesser der durch dieses Rad hindurchgeführten Welle und bei Drehkolbenmaschinen, bei denen sich der Exzenter auf an den Seitenwänden befestigte Lagerzapfen abstützt, den Außendurchmesser dieser Lagerzapfen. Wenn nun derartige Maschinen mit hoher Verdichtung arbeiten müssen, was z. B. bei Anwendung des Diesel-Prinzips erforderlich ist, so sind kleine Exzentrizitäten notwendig, welche zur Folge haben, daß das Außenzahnrad des Getriebes ebenfalls klein ist. Dadurch ist es nicht mehr möglich, bei Kreiskolbenmaschinen die Exzenterwelle den hohen Gasdrücken entsprechend stark auszuführen, während bei Drehkolbenmaschinen der genannten Art bei großen Biegebeanspruchungen der Lagerzapfen, auf Grund der durch die Größe des Außenzahnrades beschränkte Stärke dieser Zapfen, ebenfalls erhebliche Schwierigkeiten auftreten.
Durch die Erfindung wird ein Weg gewiesen, diesem Übelstand abzuhelfen, und zwar wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kolben auf dem Exzenter an zwei Lagerstellen zu lagern und zwischen den beiden Lagerstellen im Exzenter einen radialen Schlitz vorzusehen, der mindestens so breit wie das Innenzahnrad ist und in dem das auf einem mit dem Umschließungskörper feststehenden bzw. mit diesem mit gleicher Drehzahl drehenden Zapfen befestigte Außenzahnrad angeordnet ist. Dadurch kommt das Getriebe innerhalb des Kolbens und des Exzenters zu liegen, so daß bei Kreiskolbenmaschinen die Exzenterwelle in ihrem Durchmesser nicht mehr durch die Größe des Außenzahnrades begrenzt ist, während bei Drehkolbenmaschinen der genannten Art die Lagerung des Exzenters auf den Lagerzapfen ganz nahe an die Innenfläche der Seitenwand herangerückt werden kann; so daß die Lagerzapfen, die in ihrem Außendurchmesser ebenfalls nicht mehr durch die Größe des Außenzahnrades begrenzt sind, kaum auf Biegung beansprucht werden: Durch das innenliegende Getriebe kann außerdem die Breite des Kolbens erheblich vergrößert werden, da die Kräfte, die über das Getriebe auf den Kolben wirken, nicht einseitig am Kolben angreifen und somit ein Verkanten vermieden wird.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Kreiskolbenbrennkraftmaschinen zeigt.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine; Fig: 2 ist ein Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig.1, und Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte durch Kreiskolbenbrennkraftmaschinen, die weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
Es sei zunächst auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das feststehende Gehäuse besteht aus den beiden Seitenwänden 1 und 2 und dem dazwischen angeordneten Umschließungskörper 3, dessen innere Mantelfläche 4, wie Fig. 2 zeigt, die Form einer zweibogigen Epitrochoide aufweist. Konzentrisch zum geometrischen Mittelpunkt der inneren Mantelfläche 4 ist in den Seitenwänden 1 und 2 durch Gleitlager 5 und 6 eine Exzenterwelle 7 gelagert, auf deren Exzenter 8 ein Kolben 9 durch Lager 10,11 drehbar gelagert ist. Der Kolben 9 hat etwa die Form eines Bogendreiecks und gleitet während des Umlaufes mit seinen an den Ecken angeordneten Dichtungen 12 ständig an der inneren Mantelfläche 4 des Umschließungskörpers 3 entlang. Das Drehzahlverhältnis zwischen dem Kolben 9 und der Exzenterwelle 7 beträgt bei dieser Maschinenform 1: 3 und wird durch ein Getriebe erzwungen, welches aus einem mit dem Umschließungskörper feststehenden Außenzahnrad 13 und einem am Läufer 9 befestigten Innenzahnrad 14 besteht. Das übersetzungsverhältnis dieses Getriebes beträgt in diesem Falle 2 : 3.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Außenzahnrad 13 in einem radialen Schlitz 15 des Exzenters 8 auf einem Zapfen 16 angeordnet, welcher sich durch eine Bohrung 17 der Exzenterwelle 7 erstreckt und in dieser mittels Lager 18,19 drehbar gelagert ist. Der Zapfen 16 steht mit dem Gehäuse fest und ist auf nicht dargestellte Art beispielsweise mit der Seitenwand 1 fest verbunden. Das mit dem Außenzahnrad 13 im Eingriff stehende Innenzahnrad 14 ist mittels Schrauben 20 am Kolben 9 befestigt. Der Kolben 9 besteht aus zwei Teilen 9 a und 9 b, die durch die Schrauben 20 zusammengehalten sind.
Es ergibt sich, däß bei dieser Konstruktion die Welle 7 in ihrem Durchmesser nicht mehr durch die Größe des Außenzahnrades 13 beschränkt ist und somit wesentlich stärker ausgeführt werden kann.
Die Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 ist auch als Drehkolbenmaschine möglich, indem die Welle 7 festgehalten wird; während sich der Umschließungskörper mit der Welle 16 um die Welle 7 dreht.
Bei den Ausführungen gemäß Fig. 3 und 4 handelt es sieh ebenfalls um Kreiskolbenbrennkraftmaschinen, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 verwendet wurden, soweit es sich um gleiche oder gleichartige Teile handelt.
Abweichend von Fig. 1 stützt sich bei der Ausführung gemäß Fig. 3 der Exzenter 8' auf Lagerhohlzapfen 21, 22 ab, die sich von den Seitenwänden 1, 2 nach innen erstrecken. Durch diese Ausbildung wird eine Entlastung der Exzenterwelle 7 von den Gasdrücken erreicht. Das zur Festlegung der Relativbewegung zwischen Kolben 9 und Exzenterwelle 7 erforderliche Getriebe besteht in diesem Falle aus dem am Lagerzapfen 22 angebrachten Außenzahnrad 13', welches mit dem am Läufer 9 befestigten Innenzahnrad 14' im Eingriff steht, wobei das Außenzahnrad 13' in einem radialen Schlitz 15' des Exzenters 8' angeordnet ist. Der Exzenter 8' ist dabei in der Ebene des Rades 13' geteilt. Die Teile sind durch Schrauben 23 miteinander verbunden. Der Exzenter 8' ist mit einer Umfangsnut 24 versehen, in welche das Innenzahnrad 14' hineinragt. Dadurch können die Läuferlager 10,11 und somit auch die Exzenterlager 25, 26 in ihrem Durchmesser wesentlich größer gehalten werden.
Durch die Verlegung des Getriebes in den Exzenter können die Lager 25, 26, durch die sich der Exzenter 8' auf den Lagerzapfen 21, 22 abstützt, so nahe wie möglich an die Innenflächen der Seitenwände l und 2 herangerückt werden, so daß die Biegebeanspruchungen auf diese Lagerzapfen sehr gering werden. Überdies ist der Außendurchmesser der Lagerzapfen im Bereich der Lagerstellen nicht mehr durch die Größe des Außenzahnrades 13' begrenzt.
Die Ausbildung gemäß Fig. 4 entspricht weitgehend derjenigen von Fig. 3 mit dem einzigen Unterschied, daß sich nur ein Teil des ebenfalls zweiteiligen Exzenters 8" auf einem Lagerzapfen 22 der Seitenwand 2 abstützt, während die Seitenwand 1 keinen Lagerzapfen aufweist und der dieser Seitenwand benachbarte Teil des Exzenters 8" sich in üblicher Weise auf die Welle 7 abstützt. Das Innenzahnrad 14" ist in diesem Falle einstückig mit dem Kolben 9 ausgebildet.
Die Konstruktionen gemäß Fig. 3 und 4 können ebenfalls für Drehkolbenmaschinen verwendet werden, also solche Maschinen, bei denen der Umschließungskörper und der Kolben 9 um feste Achsen umlaufen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Rotationskolbenmaschine, insbesondere -Brennkraftmaschine mit einem feststehenden oder umlaufenden Umschließungskörper, dessen mehrbogige innere Mantelfläche zusammen mit Seitenwänden einen Innenraum begrenzt, welcher senkrecht zu den Seitenwänden von einer ExzP-nterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Getriebe, das aus einem am Kolben befestigten Innenzahnrad und einem mit dem Umsehließungskörper feststehenden bzw. mit diesem mit gleicher Drehzahl drehenden Außenzahnrad besteht, in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle oder des umlaufenden Umschließungskörpers- steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) auf dem Exzenter (8, 8', 8") an zwei Lagerstellen (10,11) gelagert ist, zwischen denen im Exzenter ein radialer Schlitz (15,15') vorgesehen ist, der mindestens so breit wie das Innenzahnrad (14,14', 14") ist und in dem das auf einem mit dem Umschließungskörper feststehenden bzw. mit diesem mit gleicher Drehzahl drehenden Zapfen (16; 22) befestigte Außenzahnrad (13, 13') angeordnet ist.
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (16) durch eine Bohrung (17) der Exzenterwelle (7) hindurchgeführt ist.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (16) in der Bohrung (17) der Exzenterwelle (7) gelagert ist.
4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Außenzahnrad (13') tragende Zapfen (22) als konzentrisch um die Exzenterweile (7) angeordneter Hohlzapfen (22) ausgebildet ist.
5. Rotationskolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (8, 8', 8") in der Ebene des Außenzahnrades (13,13') geteilt ist und die Exzenterteile lösbar miteinander verbunden sind.
6. Rotationskolbenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (8, 8") eine Umfangsnut (24) aufweist, in welche die Verzahnung des am Kolben (9) befestigten Innenzahnrades (14') hineinragt. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift: »Technische Rundschau«, 1959, S. 17 und 18.