DE1187423B

DE1187423B - Vorrichtung zur Abfuehrung von Kuehlfluessigkeit aus Kolben von Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1187423B
Application number: DEN22416A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hanns-Dieter Paschke; Dipl-Ing Guenter Hoffmann
Original assignee: NSU Motorenwerke AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1962-11-28
Filing date: 1962-11-28
Publication date: 1965-02-18
Also published as: US3269370A; GB1032399A

Description

Vorrichtung zur Abführung von Kühlflüssigkeit aus Kolben von Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abführung von Kühlflüssigkeit aus Kolben von Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart, die ein aus einem Mantel und Seitenteilen' zusammengesetztes Gehäuse aufweisen, dessen Innenraum von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter der Kolben drehbar angeordnet ist, der vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Hohlräumen aufweist, die jeweils nahe ihrer radial inneren Begrenzung eine an einer Begrenzungsfläche des Kolbens mündende Kühlmittelaustrittsöffnung aufweisen.
An Kolben, die von unter Druck stehender Flüssigkeit gekühlt werden, ist es bekannt, die Kühlflüssigkeit vom Kolben unmittelbar in das Gehäuse abzuleiten. Die Kühlflüssigkeit strömt dabei durch eine Aussparung in einer Kolbenstirnwand und einen an diese anschließenden Stutzen, der in eine im entsprechenden Seitenteil angeordnete ringförmige Auffangtasche mündet, aus dem Kolben ab und'wird aus der Auffangtasche durch einen im Seitenteil angeordneten Ölablauf abgeleitet. Bei dieser Ausführung ist die den Spalt zwischen der Kolbenstirnfläche und dem Seitenteil abdichtende ringförmige Dichtung ständig mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt, die infolge der Zentrifugalkräfte unter einem gewissen Druck steht. Es besteht daher die Gefahr, daß bei einer Undichtigkeit, wie sie zum Beispiel auf Grund thermischer Verzüge des Seitenteils auftreten kann, Kühlflüssigkeit in die Arbeitsräume gelangt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Abführung der Kühlflüssigkeit aus dem Kolben zu verbessern. Zu diesem Zweck wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die durch eine im Gehäuseinnenraum mit der Exzenterwelle umlaufende Kühlmittelabführscheibe gekennzeichnet ist, die in dem dem Exzentermittelpunkt diametral gegenüberliegenden Bereich mindestens eine Auffangtasche aufweist, mit der die Austrittsöffnungen nacheinander in Verbindung kommen, wobei die radial äußere Begrenzungswand der Tasche sich axial in einer Richtung über eine Gehäuseseitenwand hinaus erstreckt und die Tasche in der entgegengesetzten axialen Richtung durch eine von der radial äußeren Begrenzungswand radial nach innen zu sich erstreckende Wand begrenzt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht dabei von den bei derartigen Kreiskolbenmaschinen auftretenden Fliehkräften wechselnder Richtung Gebrauch, auf Grund derer die Kühlflüssigkeit in denjenigen Kolbenhohlräumen, die dem Exzentermittelpunkt in bezug auf die Drehachse der Exzenterwelle diametral gegenüberliegen, radial nach innen geschleudert wird und durch die dort befindlichen Austrittsöffnungen in die in diesem Moment an dieser Stelle sich befindenden Auffangtaschen gelangen kann. Diese Auffangtaschen laufen mit der Exzenterwelle um, erteilen also der einströmenden Kühlflüssigkeit eine radial nach außen gerichtete Beschleunigung, so daß die Kühlflüssigkeit an die radial äußere Begrenzungswand der Taschen geschleudert und an dieser entlang in axialer Richtung über eine Gehäuseseitenwand hinaus befördert wird. Ein Abströmen in der anderen axialen Richtung wird durch die dort befindliche Wand der Tasche verhindert.
Wenn die radial äußere Begrenzungswand der Auffangtasche entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung schräg nach außen zu ansteigend verläuft, kann sie gleichzeitig die axiale Begrenzungswand der Tasche bilden. Vorzugsweise übergreift die radial äußere Begrenzungswand der Auffangtasche(n) den Teil des Kolbens, in dem die Austrittsöffnungen angeordnet sind, in axialer Richtung. Dadurch kann auf eine Dichtung zwischen der Scheibe und dem Kolben verzichtet werden. Um bei Anordnung nur einer Auffangtasche ein überlaufen derselben zu vermeiden, ist es zweckmäßig, in der Tasche im wesentlichen axial verlaufende Rippen vorzusehen, durch die mehrere voneinander getrennte Räume gebildet werden.
Die Scheibe kann eine rohrförmige Nabe aufweisen, die sich über eine Gehäuseseitenwand hinaus erstreckt und in der Kanäle angeordnet sind, die von der Auffangtasche nahe der radial äußeren Begrenzungswand ausgehen. Diese Nabe kann gegebenenfalls gleichzeitig zur Lagerung der Exzenterwelle in dem betreffenden Gehäuseseitenteil dienen. An Stelle der Kühlmittelabführscheibe kann auch der Exzenter selbst zur Kühlmittelabführung herangezogen werden, wenn der Exzenter in seinem dem Exzentermittelpunkt bezüglich des Wellenmittelpunktes diametral gegenüberliegenden Bereich mit mindestens einer Auffangtasche versehen wird, mit der die Kühlmittelaustrittsöffnungen nacheinander in Verbindung kommen, wobei sich die radial äußere Begrenzungswand der Tasche axial in einer Richtung über eine Gehäuseseitenwand hinaus erstreckt und die Tasche in der entgegengesetzten axialen Richtung durch eine von der radial äußeren Begrenzungswand radial nach innen zu sich erstreckenden Wand begrenzt ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung, mit den Zeichnungen. Es zeigt F .i g. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Kreiskoll6erf masehine gemäß Linie 1-1 in F i g. 2, F i g. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in F i g. 1, wobei das Gehäuseseitenteil weggelassen ist, F i g. 3 einen Schnitt ähnlich F i g. 1 mit einer anderen Ausführung der Erfindung, F i g. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kreiskolbenmaschine mit einer dritten Ausführung der Erfindung, F i g. 5 einen Schnitt ähnlich F i g. 1 mit einer vierten Ausführung der Erfindung, F i g. 6 einen Schnitt ähnlich F i g. 1 mit einer fünften Ausführung der Eifindung, F i g. 7 eine Ansicht der Scheibe in Richtung des Pfeiles B in F i g. 6.
Es wird zunächst auf F i g. 1 und z. Bezug genommen. Das Gehäuse der Kreiskolbenmaschine besteht aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und zwei Seitenteilen, von denen nur das linke Seitenteil 1 dargestellt ist. Das Gehäuse ist senkrecht zu den Seitenteilen - von einer Exzenterwelle 2 durchsetzt, auf deren Exzenter 3 ein mehreckiger Kolben 4 in Pfeilrichtung D drehbar gelagert ist: Bei zweibogiger innerer Mantelfläche und dreieckigem Kolben 4 steht die Drehzahl des Kolbens 4 zur Drehzahl der Exzenterwelle im Verhältnis von 1 : 3. Die Drehachse der Welle 2 ist mit M1 und die Drehachse des Kolbens 4, die gleichzeitig dem Mittelpunkt des Exzenters 3 entspricht, ist mit M2 bezeichnet. Der Kolben 4 weist eine Mehrzahl von Hohlräumen 5 auf, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind und von denen nahe ihrer radial inneren Begrenzung 6 mindestens eine Austrittsöffnung 7 ausgeht. Auf der Exzenterwelle 2 ist mittels eines Keils 8 eine Kühhnittelabführscheibe 9 befestigt, die taschenartige Aussparungen 10 aufweist. Diese Auffangtaschen 10 sind in demjenigen Bereich der Scheibe 9 angeordnet, der dem Exzentermittelpunkt M2 diametral gegenüberliegt. Die radial äußere Begrenzungswand 11 der Auffangtaschen 10 erstreckt sich axial in der einen Richtung über die Seitenwand 1 a des Gehäuseseitenteils 1 hinaus. In der anderen axialen Richtung ist die Tasche durch eine Wand 12 begrenzt, die sich von der Begrenzungswand 11 radial nach innen zu erstreckt. Die Wand 12 ist sichelförmig, um den Fortsatz 4 a des Kolbens, der die Austrittsöffnungen 7 enthält, in axialer Richtung übergreifen zu können.
Die Wirkungsweise ist folgende: In der in F i g. 2 gezeigten Stellung des Kolbens wird den Kolbenhohlräumen 5 auf beliebige Weise, beispielsweise durch Bohrungen, in der Exzenterwelle-oder in einem Seitenteil, Kühlflüssigkeit zugeführt. Diese Kühlflüssigkeit sammelt sich entsprechend der durch die Pfeile in F i g. 2 angedeuteten Richtung der Fliehkraft in den Hohlräumen. Kommen diese Hohlräume in die Lage der Hohlräume 5 a, sot wird die darin befindliche Flüssigkeit radial nach innen geschleudert. Den Austrittsöffnungen 7 dieser Hohlräume liegen in diesem Moment die Auffangtaschen 10 gegenüber, so daß die Flüssigkeit in diese Taschen gelangen kann. Durch die Trennwände oder Rippen 13 zwischen den einzelnen Taschen 10 wird die Kühlflüssigkeit mitgenommen und radial nach außen gegen die Begrenzungswand 11 geschleudert. Da der Kühlflüssigkeit durch die Wand 12 der Weg axial nach innen zu verschlossen ist, fließt die Flüssigkeit unter dem von der Fliehkraft erzeugten Druck axial nach außen über die Seitenwand 1 a in einen. Raum 14, aus dem sie abgeführt wird. Die Scheibe 9 ist, wie ersichtlich, an ihrem Rand 15 radial nach außen abgebogen, um zu verhindern, daß die Kühlflüssigkeit durch den Ringspalt 15' zwischen Scheibe 9 und Seitenteil 1 wieder in den Gehäuseinnenraum gelangen kann. Durch die unterschiedliche Drehzahl von Kolben 4 und Exzenterwelle 2 kommen nacheinander alle Austrittsöffnungen 7 und Hohlräume 5 mit den Auffangtaschen 10 dann in Verbindung, wenn die in den Hohlräumen befindliche Flüssigkeit unter in Richtung auf den Mittelpunkt M2 des Exzenters wirkenden Fliehkräften steht. Mit 40 ist ein Flüssigkeitsdichtring bezeichnet, der an der Seitenwand la entlanggleitet.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g.. 3 sind die Auffangtaschen 10 mit der Begrenzungswand 11' in einer Scheibe 16 angeordnet, deren Nabe 16' gleichzeitig zur Lagerung der Exzenterwelle 2 .im Gehäuseteil dient. Von den Taschen 10 gehen Kanäle 17 zur Ableitung der Kühlflüssigkeit aus. Aufbau und Wirkungsweise dieser Vorrichtung entsprechen ansonsten genau dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist die Auffangtasche 30 in .einem Fortsatz des Exzenters 3' angeordnet, der einen Ansatz 31 des Kolbens 4 übergreift.. In dem Ansatz 31 sind die Austrittsöffnungen 7 angeordnet. Die radial äußere Begrenzungswand 32 der Tasche 30 erstreckt sich dabei in axialer Richtung über den Ansatz 31 hinaus. An die radial äußere Begrenzungswand 32 schließt sich wie im Ausführungsbeispiel F i g. 1 eine radial nach innen zu sich erstreckende Wand 34 an. Diese Wand 34 ist ebenfalls sichelförmig, um den Durchlauf des Kolbenansatzes 31 zu ermöglichen. Von der Auffangtasche 30 geht ein Kanal 37 aus, der sich axial durch den Exzenter 3' hindurch über die Seitenwand 33 a des Gehäuseseitenteils 33 hinaus erstreckt. Die Kühlflüssigkeitsführung ist die gleiche wie im Zusammenhang bei F i g. 1 und 2 beschrieben. Die Kühlflüssigkeit gelangt aus dem Hohlraum 5 a durch den Kanal 36 und die öffnung 7 in die Auffangtasche 30, wird durch die Fliehkraft radial nach außen gegen die Wand 32 geschleudert und strömt durch den Kanal 37 nach rechts und durch die öffnung 38 in einen Sammelraum 39 im Seitenteil 33.
Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 entspricht im Prinzip weitgehend demjenigen gemäß den F i g. 1 und 2 mit dem Unterschied, daß die radial äußere Begrenzungswand 29 der Tasche 28 schräg nach außen verläuft und dadurch gleichzeitig die axiale Begrenzung der Auffangtasche in Richtung auf den Kolben bildet. Die Taschen 28 setzen sich in Kanälen 28' im Nabenteil 27 der Scheibe 9' fort. Zusätzlich ist zwischen der Scheibe 9' und einem am Kolben 4 befestigten Ring 50 ein Dichtring 52 angeordnet, der ein übertreten von Kühlflüssigkeit in die Arbeitskammern verhindert.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 und 7 ist zur Abführung der Kühlflüssigkeit aus dem Kolben eine Scheibe 18 vorgesehen, die mit dem Exzenter 3 durch Schrauben 19 verbunden ist. Die Scheibe 18 weist ein Nabenteil 20 auf, das sich über die Gehäuseseitenwand 1 a hinaus erstreckt und dessen Innenfläche 21 die radial äußere Begrenzungswand der Auffangtasche 22 bildet. Diese Wand 21 verläuft, wie ersichtlich, schräg nach außen, so daß sie gleichzeitig die axiale Begrenzungswand bilden kann. Die Kühlflüssigkeit im Hohlraum 5 a wird durch die Fliehkraft radial nach innen geschleudert, gelangt durch die Austrittsöffnung 7 im Kolbenfortsatz 4 a in den Raum 24, wird dort durch die Exzenterwelle 2 mitgenommen, gegen die Wand 21 geschleudert und auf Grund des schrägen Verlaufes dieser Wand axial nach außen befördert. Die Wand 21- übergreift auch hier den Kolbenfortsatz 4 a in axialer Richtung. Um das übertreten von Kühlflüssigkeit entlang der Kolbenstirnfläche in die Arbeitskammern auf jeden Fall zu verhindern, ist bei dieser Ausführung zwischen der Scheibe 18 und dem Kolben 4 ein Dichtring 25 angeordnet. überdies ist in der Außenfläche des Nabenansatzes 20 eine Rückförderungsnut 26 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Abführung von Kühlflüssigkeit aus Kolben von Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart, die ein aus einem Mantel- und Seitenteilen zusammengesetztes Gehäuse aufweisen, dessen Innenraum von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter der Kolben drehbar angeordnet ist, der vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Hohlräumen aufweist, die jeweils nahe ihrer radial inneren Begrenzung eine an einer Begrenzungsfläche des Kolbens mündende Kühlmittelaustrittsöffnung aufweisen, g e -kennzeichnet durch eine im Gehäuseinnenraum mit der Exzenterwelle (2) umlaufende Kühlmittelabführscheibe (9, 9', 16, 18), die in dem dem Exzentermittelpunkt (M2) diametral gegenüberliegenden Bereich mindestens eine Auffangtasche (10, 28, 22) aufweist, mit der die Austrittsöffnungen (7) nacheinander in Verbindung kommen, wobei die radial äußere Begrenzungswand (11, 11', 21, 29) der Tasche sich axial in einer Richtung über eine Gehäuseseitenwand-(la) hinaus erstreckt und die Tasche in der entgegengesetzten axialen Richtung durch eine von der radial äußeren Begrenzungswand radial nach innen zu sich erstreckende Wand (12) begrenzt ist.
2. Vorrichtung zur Abführung von Kühlflüssig keit aus Kolben von Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart, die ein aus einem Mantel und Seitenteilen zusammengesetztes Gehäuse aufweisen, dessen Innenraum von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter der Kolben drehbar angeordnet ist, der vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Hohlräumen aufweist, die jeweils nahe ihrer radial inneren Begrenzung eine an einer Begrenzungsfläche des Kolbens mündende Kühlmittelaustrittsöffnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (3') in seinem dem Exzentermittelpunkt.(M2) bezüglich des Wellenmittelpunktes (M1) diametral gegenüberliegenden Bereich mindestens eine Auffangtasche (30) aufweist, mit der die Austrittsöffnungen (7) nacheinander in Verbindung kommen, wobei die radial äußere Begrenzungswand (32) der Tasche sich axial in einer Richtung über eine Gehäuseseitenwand (33a) hinaus erstreckt und die Tasche (30) in der entgegengesetzten axialen Richtung durch eine von der radial äußeren Begrenzungswand (32) radial nach innen zu sich erstreckenden Wand (34) begrenzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Begrenzungswand (21, 29) schräg nach außen zu ansteigend verläuft und gleichzeitig die axiale Begrenzungswand der Auffangtasche (22, 28) bildet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Begrenzungswand (11, 11', 21, 32) der Auffangtasche (10, 22, 30) den Teil (4 a bzw. 31) des Kolbens (4), in dem die Austrittsöffnungen (7) angeordnet sind, axial übergreift.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auffangtasche (10) im wesentlichen axial verlaufende Rippen (13) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9' bzw. 16 oder 18) eine rohrförmige Nabe (27, 16', 20) aufweist, die sich axial über eine Gehäuseseitenwand (la) hinaus erstreckt und in der Kanäle (17, 28') angeordnet sind, die von der Auffangtasche (10, 28) nahe der radial äußeren Begrenzungswand (11', 29) ausgehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16') zur Lagerung der Exzenterwelle (2) in dem betreffenden Gehäuseseitenteil (1) dient. B. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9', 18) an ihrem äußeren Umfang gegenüber dem Kolben (4) abgedichtet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1289 803.