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Flüssigkeitskühlung für Kolben von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere
-Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskühlung für
Kolben von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -Brennkraftmaschinen, mit einem
Gehäuse, das sich aus Seitenteilen und einem Mantel zusammensetzt und senkrecht
zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein
mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, der mit seinen Ecken an der inneren Mantelfläche
des Gehäuses entlanggleitet, wobei der Kolben mehrere, durch axial sich erstreckende
Zwischenwände getrennte, in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Hohlräume aufweist,
die von Kühlflüssigkeit durchstMmt werden und wobei jeder Hohlraum nahe seines radial
inneren Bereiches mindestens eine Öffnung aufweist, die nach innen zu gegen die
Kolbendrehachse gerichtet ist.
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Bei einer bekannten Ausführung dieser Art wird diese Öffnung ausschließlich
für die Abführung der Kühlflüssigkeit aus dem betreffenden Kolbenhohlraum verwendet,
während die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Hohlräumen durch Kanäle erfolgt,
die radial außerhalb der Auslaßöffnungen in die Hohlräume münden. Dabei wird die
Kühlflüssigkeit zunächst einem die Exzenterwelle umgebenden Ringraum an einer Stirnseite
des Kolbens zugeführt, wo sie den radial nach außen wirkenden, durch die Kolbendrehung
erzeugten Fliehkräften ausgesetzt ist und einem Teil der Kolbenhohlräume nach dem
anderen zugeführt wird. Es wurde nun festgestellt, daß die Periode, in der auf den
Kolben nach außen gerichtete Fliehkräfte wirken, wesentlich länger ist als die Periode,
in der die Fliehkräfte radial nach innen wirken. Dies hat bei der bekannten Ausführung
zur Folge, daß eine verhältnismäßig große Kühlflüssigkeitsmenge in die Kolbenhohlräume
gelangt, bevor diese vollständig entleert sind. Dadurch wird einerseits die im Kolben
befindliche Kühlflüssigkeitsmenge und damit das Gesamtgewicht des Kolbens vergrößert,
und es wird andererseits eine verhältnismäßig schlechte Wärmeabführung bewirkt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Art der Flüssigkeitskühlung
so zu verbessern, daß jeweils nur eine kleine Flüssigkeitsmenge in bestimmten Stellungen
des Kolbens in die einzelnen Kolbenhohlräume eingeführt wird, und zwar erst dann,
wenn die erwärmte Flüssigkeit vorher aus den Hohlräumen im wesentlichen vollständig
abgeführt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nahe dem
radial inneren Bereich jedes Hohlraumes angeordnete Öffnung als Kühlflüssigkeitszufuhröffnung
ausgebildet ist und daß zur aufeinanderfolgenden Versorgung der einzelnen Hohlräume
mit Kühlflüssigkeit in der Exzenterwelle oder im Exzenter ein Zulaufkanal vorgesehen
wird, dessen Auslaßende in der Welle oder im Exzenter an einer Stelle radial innerhalb
der Öffnungen der Kolbenhohlräume liegt.
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Da die Exzenterwelle mit einer anderen Drehzahl umläuft als der Kolben,
können die einzelnen Kolbenhohlräume nacheinander mit Kühlflüssigkeit versorgt werden,
wobei das übertreten der Kühlflüssigkeit in die Hohlräume durch die Fliehkräfte
bewirkt wird, die auf Grund der Drehung der Exzenterwelle auf die im Zufuhrkanal
befindliche Flüssigkeit wirkt. Dadurch, daß die Zuführung der Kühlflüssigkeit nicht
über die lange Periode erfolgt, in der der betreffende Kolbenhohlraum radial nach
außen gerichteten Beschleunigungskräften ausgesetzt ist, gelingt es, den Kolben
mit einer relativ geringen Flüssigkeitsmenge zu kühlen und eine größere Wärmeabfuhr
zu erzielen, da die Flüssigkeit direkt gegen die erhitzten metallischen Oberflächen
der Hohlräume geschleudert und in einem dünnen Film über diese Oberfläche verteilt
wird. Damit bleibt der Kolben kühler, so daß die thermischen Vorzüge verringert
werden. Dadurch, daß die Flüssigkeit nur über einen kurzen Zeitraum mit den erhitzten
Wänden der Hohlräume in Berührung kommt, ist die Gefahr einer Zersetzung der Kühlflüssigkeit,
die im allgemeinen aus Öl besteht, wesentlich verringert.
Das Auslaßende
des Zulaufkanals ist vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die einer Öffnung
eines Hohlraumes dann gegenüberliegt, wenn dieser Hohlraum weitgehend entleert ist,
was der Fall ist, wenn auf die Flüssigkeit im Hohlraum wieder im wesentlichen radial
nach außen gerichtete Beschleunigungskräfte wirken. Bei Maschinen mit zweibogiger
innerer Mantelfläche und dreieckigen Kolben liegt diese Stelle in einem Sektor von
100°, gemessen in Drehrichtung des Kolbens von der Stelle des größten Abstandes
der Oberfläche des Exzenters von der Wellenachse und vorzugsweise 70° von dieser
Stelle.
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Zur Erzielung einer höheren Ausströmgeschwindigkeit kann am Auslaßende
des Zulaufkanals eine Düse angeordnet werden.
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Wenn zwischen der Kolbennabe und dem Exzenter ein Gleitlager angeordnet
ist und in der Exzenterwelle ein Kanal zur Zuführung von Schmieröl zu diesem Lager
vorgesehen ist, so kann die Zuführung der- Kühlflüssigkeit zu den Kolbenhohlräumen
dadurch erfolgen, daß in der Außenfläche des Exzenters ein Kanal vorgesehen wird,
der sich zumindest bis zum einen Ende des Lagers erstreckt und so angeordnet ist,
daß das Schmieröl aus mindestens einem Ende des Kanals radial nach außen in die
Kolbenhohlräume geschleudert wird.
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Dadurch, daß die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Kolbenhohlräumen
nicht auf Grund der auf den Kolben wirkenden Beschleunigungskräfte erfolgt, können
die Einlaßöffnungen gleichzeitig als Auslaßöffnungen für die Kühlflüssigkeit dienen.
Die Kühlflüssigkeit kann jedem Hohlraum von beiden Seiten des Kolbens her zugeführt
werden, wodurch sich eine gleichmäßige Kühlung des Kolbens. erreichen läßt.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung in Verbindung _ mit den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele
der Erfindung zeigen.
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F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine
in Trochoidenbauart; F i g. 2 ist ein Schnitt gemäß Linie 2-2 in F i g. 1; F i g.
3 A bis 3 G sind schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Flüssigkeitszirkulation
im Kolben bei verschiedenen Kolbenstellungen, F i g. 4 ist eine vergrößerte Ansicht
des Exzenters und der Welle in F i g. 2; F i g. 5 ist ein Teilschnitt durch den
Kolben und den Exzenter mit einer anderen Ausführung der Erfindung; F i g. 6 zeigt
eine Einzelheit mit einer. weiteren Möglichkeit für die Zuführung des Kühlöls zum
Kolben; F i g. 7 ist ein vergrößerter Schnitt gemäß Linie 7-7 in F i g. 6; F i g.
8 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einer
anderen Ausführung der Erfindung; F i g. 9 ist ein Schnitt gemäß Linie 9-9 in F
i g. 8; F i g. 10 ist ein Querschnitt durch einen Kolben mit geschlossenen Hohlräumen
in den Kolbenecken; F i g. 11 ist ein Längsschnitt ähnlich F i g. 1 mit einer anderen
Ausführung der Erfindung; und F i g. 12 und 13 sind Teilschnitte durch den Kolben
und das Gehäuse mit weiteren Ausführungen der Erfindung.
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Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Rotationskolben-Brennkraftmaschine
besteht aus einem allgemein mit 10 bezeichneten Gehäuse, das sich aus zwei Seitenteilen
12 und 14 und einem Mantel 16 zusammensetzt. Die innere Mantelfläche 30 hat die
Form eine zweibogigen Epitrochoide. In den Seitenteilen 12 unc 14 ist über Lager
40 eine Welle 18 gelagert, die einer Exzenter 20 aufweist. Auf dem Exzenter
20 ist- eir dreieckiger Kolben.22 durch ein Gleitlager 34 dreh bar gelagert. In
jeder der drei Kolbenecken 24 a, 24 1 und - 24 c ist eine Radialdichtung 26 angeordnet,
die an der inneren Mantelfläche 30 entlanggleitet, wodurch Arbeitskammern 32 gebildet
werden. Die Enden jeder Radialdichtung 26 greifen in Dichtbolzen 28 ein, die mit
Dichtstreifen 29 in den Stirnflächen des Kolbens 22 zusammenwirken. Jede Kolbenstirnfläche
ist mit einer ringförmigen Innendichtung 39 versehen, die am benachbarten Seitentei:
12 bzw. 14 entlanggleitet und ein Entweichen von Ö'. in die Arbeitskammer 32 verhindert.
Die Drehzah des Kolbens 22 steht zur Drehzahl der Welle 18 im Verhältnis 1:3, das
durch ein Getriebe, bestehend aus einem am Kolben befestigten Hohlrad 44 und einem
am Seitenteil 14 befestigten Ritzel 42, aufrechterhalten wird. Zur Durchführung
eines Viertaktverfahrens in jeder Arbeitskammer 32 sind im Mantel 16 ein Einlaßkanal
37, eine Zündkerze 31 und ein Auslaßkanal 38 vorgesehen.
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Der Kolben 22 setzt sich aus einer Umfangs- oder Flankenwand 23, Stirnwänden
25 und 27 und eines Kolbennabe 70 zusammen. Der Kolben weist ferner axial sich erstreckende
Zwischenwände 66 auf, wodurch in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Hohlräume
64 gebildet werden. Jeder Hohlraum 64 ist durch eine Querwand 68 in zwei Teilräume
unterteilt, die durch eine Öffnung 74 in dieser Querwand miteinander in Verbindung
stehen. In der Welle 18 ist eine Ölzufiußbohrung 36 vorgesehen, von der sieb ein
Kanal 33 zur Außenfläche des Exzenters 20 erstreckt und in einen Ringraum 35 in
der Lagerfläche des Gleitlagers 34 mündet.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, endet die Kolbennabe 70 kurz vor den
Stirnwänden 25 und 27 des Kolbens und auf der Getriebeseite auch kurz vor dem Hohlrad
44, so daß auf jeder Kolbenseite ein Ringspalt entsteht, der durch die Zwischenwände
66 in einzelne Öffnungen 78, eine für jeden Hohlraum 64, aufgeteilt wird. Da der
innere Durchmesser der Kolbenstirnwand 25, 27 größer ist als der Außendurchmesser
dex Nabe 70, erstrecken sich die Öffnungen 78 von der radial inneren Begrenzungswand
der Hohlräume 64 etwas radial nach außen, wodurch das Ausfließen von Flüssigkeit
aus den Hohlräumen erleichtert wird. Der Zahnfußdurchmesser des Hohlrades 44 ist
größer als der Außendurchmesser der Nabe 70, so daß keine Beeinträchtigung der Strömung
durch das Hohlrad 44 eintritt. Das Hohlrad 44 hat einen axial naeb innen sich erstreckenden
Flansch 46, der Ausschnitte 48 aufweist, die mit den Öffnungen 78 im wesentlichen
fluchten. Die Stege 47 zwischen den Ausschnitten 48 fluchten mit den Zwischenwänden
66 des Kolbens 22.
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Von der Bohrung 36, der Schmieröl von einer Ölpumpe zugeführt wird,
geht ein Zulaufkanal 80 aus, der sich durch den Exzenter 20 hindurch erstreckt und
in einer Düse 82 endet, die auf die Öffnungen 78 hin gerichtet ist. Durch den Zulaufkanal80
werden in später noch beschriebener Weise sämtliche Hohlräume 64 auf der in F i
g. 1 rechten Seite des Kolbens 22 nacheinander mit Kühlöl versorgt. Zur Versorgung
der linken Hohlräume 64 mit Kühlöl dient ein Zu-
Laufkanal 84, der
von der Bohrung 36 ausgeht und in eine Düse 86 mündet, die wiederum auf die entsprechenden
Öffnungen 78 zu gerichtet ist. Wenn auf diese Weise Kühlöl von beiden Seiten des
Kolbens zugeführt wird, können die Öffnungen 74 in den Querwänden 68 entfallen.
Es kann auch auf beiden Kolbenseiten die Zuführung des Kühlöls mittels eines Kanals
84 mit Düse 86 oder mittels eines Kanals 80
mit Düse 82 erfolgen,
obgleich es zumindest auf der Getriebeseite vorteilhafter ist, die gezeigte Anordnung
zu verwenden.
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In den Seitenteilen 12 und 14 sind ringförmige Sammelräume 88 vorgesehen,
die das aus den Kolbenhohlräumen 64 zurückgeführte Kühlöl aufnehmen und durch den
Kanal 90 abführen.
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F i g. 3 A bis 3 G veranschaulichen schematisch den Kolben und die
Welle in aufeinanderfolgenden Stellungen, wobei der Kolben jeweils um 30° und die
Welle jeweils um 90° weitergedreht sind und die Hohlräume 64 je nach Lage zu den
Ecken 24 a, 24 b, 24c mit Aa bis Ea, Ab bis Eb und Ac bis Ec bezeichnet
sind. Beim Umlauf des Kolbens durchläuft jeder Punkt am Kolben eine epitrochoidenförmige
Bahn. Jedes Ölteilchen in einem Kolbenhohlraum 64 kann als ein Punkt des Kolbens
angesehen werden und ist daher den Beschleunigungskräften unterworfen, die an dem
betreffenden Punkt während des Kolbenumlaufs wirken. Die Beschleunigung der verschiedenen
Punkte am Kolben ist in jedem Moment gleich derjenigen, die durch Drehung des Kolbens
um einen Punkt erzeugt wird, der »Momentanzentrum der Beschleunigung« genannt sei.
In allen F i g. 3 A bis 3 G ist der Punkt 1 das Momentanzentrum der Beschleunigung
für die betreffende Stellung des Kolbens. Die Pfeile vom Momentanzentrum 1 zu den
Hohlräumen stellen allgemein die Richtung der Fliehkraft dar, die auf Punkte am
Kolben und demzufolge auch auf die Ölteilchen in jedem betreffenden Hohlraum wirkt.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Pfeile nur zu den Hohlräumen im Bereich
der Kolbenecke 24 a hin gezogen. Da der Kolben entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft,
zirkuliert das Öl ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn in jedem Hohlraum
64. Die Bewegung des Öls in den Hohlräumen ist durch die kurzen Pfeile in den Hohlräumen
veranschaulicht.
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Die in F i g. 3 A gezeigte Stellung sei die Ausgangsstellung bei Drehwinkel
0 von Kolben und Welle. Das Öl in den Hohlräumen zirkuliert entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn. Insbesondere in der Ecke 24 a wird das Öl auf Grund der Zirkulation
und durch die Fliehkräfte, die auf das Öl vom Momentanzentrum 1 her wirken, gegen
die voreilenden Wände der Hohlräume Aa, Ba, Ca, Da geschleudert. Das Öl fließt
nach innen entlang der voreilenden Wand, wo es schließlich aus den Hohlräumen durch
die öffnungen 78 entweicht und von da aus in die ringförmigen Sammelräume
88 (F i g. 1) strömt, von welchen es durch die Kanäle 90 abgeführt wird.
Der Hohlraum Ea ist bereits vollständig entleert und wird nach weiterer Drehung
des Exzenters durch die Düse 82 wieder mit frischem Öl versorgt. Auf Grund der Bewegung
des Öls in den Hohlräumen sind Teile der Begrenzungsflächen jedes Hohlraumes im
wesentlichen frei von erhitztem Öl, wenn frisches Kühlöl in diese Hohlräume eingespritzt
wird, wie dies in F i g. 3 A für den Hohlraum Bb der Ecke 24 b der Fall ist. Das
in die Hohlräume Bb bis Eb dieser Ecke 24 b bereits eingespritzte Öl fließt
entgegen dem Uhrzeigersinn von der nacheilenden Zwischenwand jedes Hohlraums nach
außen entlang der Innenfläche der Außenwand, wie im Hohlraum Cc der Ecke 24 c ersichtlich,
bis zur voreilenden Zwischenwand, von wo aus das Öl abgeführt wird, wie im Fall
der Hohlräume Aa bis Ea der Ecke 24 a.
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In F i g. 38 hat sich der Kolben um 30° und die Welle um 90° gedreht.
Wie ersichtlich, ist die Düse 82 über die Hohlräume Bb und Ab der Ecke 24
b und den Hohlraum Ea der Ecke 24 a geschwenkt und spritzt gerade Öl in den Hohlraum
Da der Ecke 24 a ein. Die Lage des Hohlraums Ec der Ecke 24 c ist
derart, daß das Öl aus diesem Hohlraum austritt und die nacheilende Zwischenwand
und die Außenwand eine ölfreie Fläche darbieten, auf die das frische Öl durch die
Düse 82 gespritzt wird, wenn die Düse diesen Hohlraum erreicht. Wie ersichtlich,
beginnt das soeben in die Hohlräume der Ecke 24 b eingeführte Öl seine Zirkulation
entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Nach weiteren 30° Kolbendrehung gemäß F i g. 3 C hat die Düse
82 den Hohlraum 8 a der Ecke 24 a erreicht und spritzt Frischöl
auf die ölfreien Flächen der Wand dieses Hohlraums, während der Hohlraum
Aa von erhitztem Öl im wesentlichen entleert ist und somit seine Flächen
ölfrei sind, um Frischöl zu empfangen. Die Hohlräume in der Ecke 24 c befinden
sich im Zustand der Entleerung unter dem Einfluß der gegen die Welle hin gerichteten
Fliehkräfte und entsprechen in ihrer Lage somit den Hohlräumen der Ecke 24 a in
der Stellung gemäß F i g. 3 A.
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Die Düse 82 versorgt somit nacheinander alle Hohlräume des Kolbens
mit Öl. In der 0-Stellung werden die Hohlräume der Ecke 24 b, in der Stellung 30-
und 60°-Kolbendrehung die Hohlräume der Ecke 24a und schließlich in der Stellung
90- und 120°-Kolbendrehung (F i g. 3 D und 3 E) die Hohlräume der Ecke 24c mit Öl
versorgt. Nach etwa 135°-Kolbendrehung (nicht gezeigt) erreicht die Düse 82 wieder
die Hohlräume der Ecke 24 b, wo sie in der vorher beschriebenen Weise mit Öl versorgt
werden und wie aus F i g. 3 F (150°-Kolbendrehung) ersichtlich ist.
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Zwischen den Zufuhrphasen zirkuliert das Öl in den Hohlräumen und
tritt aus den Hohlräumen aus, so daß jeder Hohlraum gefüllt, entleert und wieder
gefüllt wird. In F i g. 3 A beispielsweise wird dem Hohlraum Bb gerade Öl zugeführt.
Nachdem dieser Hohlraum versorgt ist, beginnt das Öl in dem Hohlraum entgegen dem
Uhrzeigersinn zu zirkulieren, und in der Stellung gemäß F i g. 3 E beginnt die Entleerung
dieses Hohlraums. Wenn die Düse 82 den Hohlraum Bb wieder erreicht, ist dieser im
wesentlichen vollständig entleert, so daß das frisch eingespritzte Öl auf eine im
wesentlichen ölfreie Fläche gelangt. Nach 180°-Kolbendrehung gemäß F i g. 3 G hat
die Düse 82 den Hohlraum 8 b wieder erreicht, so daß diese Stellung in dieser Hinsicht
der 0-Stellung entsprechend F i g. 3 A entspricht. Nach 180°-Kolbendrehung kommt
somit jeder Hohlraum wieder in die Ausgangslage, woraus sich ergibt, daß bei einer
Maschine mit zweibogiger innerer Mantelfläche jeder Hohlraum während einer Umdrehung
des Kolbens zweimal gefüllt und zweimal entleert wird. Die Anzahl der Füllungen
und Entleerungen entspricht der Anzahl der Bogen der inneren Mantelfläche. Bei einer
Maschine mit dreibogiger innerer Mantelfläche
wird also jeder Hohlraum
während einer vollen Umdrehung des Kolbens dreimal gefüllt und dreimal entleert.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß gleichzeitig einige Hohlräume gefüllt
und andere entleert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Gewicht des Kolbens
durch das Öl nur geringfügig erhöht wird, so daß die Gegengewichte relativ klein
sein können. Da außerdem der Öldurchsatz verhältnismäßig gering ist, können der
Öltank, die Ölpumpe, der Ölkühler und andere Teile des Ölkreislaufs klein gehalten
werden, wodurch das Gewicht und die Kosten der Maschine verringert werden. Dadurch,
daß die erhitzten Begrenzungsflächen der Hohlräume ölfrei sind, wenn frisches Öl
zugeführt wird, ergibt sich ein besserer Wärmeübergang auf das Öl, da das verhältnismäßig
kühle Öl direkt auf diese Flächen gelangt und sich auf einer verhältnismäßig großen
heißen Oberfläche verteilt, so daß eine bessere Kühlung pro Flächeneinheit erzielt
wird.
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Wie vorher ausgeführt, ist bei der dargestellten Maschine der Kolben
22 drehbar auf dem Exzenter 20 angeordnet, wobei das Drehzahlverhältnis zwischen
diesen beiden Teilen 1:3 beträgt, so daß der Exzenter drei Umdrehungen bei einer
Umdrehung des Kolbens ausführt. Da die Düse 82 im Exzenter 20 angeordnet
ist, läuft sie dreimal so schnell nm wie der Kolben und überstreicht demzufolge
während ihrer Drehung die Kolbenhohlräume. Der Kanal 80 und die Düse 82 sind so
im Exzenter angeordnet, daß der in die Hohlräume eingespritzte Strahl stets zunächst
auf die im wesentlichen ölfreien Begrenzungsflächen der Hohlräume auftrifft. Dabei
ist die Düse 82 etwa 70° von Stelle P des größten Abstandes der Oberfläche des Exzenters
20 von der Wellenachse in Drehrichtung des Kolbens 22 angeordnet, wie aus F i g.
4 ersichtlich. Die Düse kann in einem Sektor von 100° von dieser Stelle P in Drehrichtung
des Kolbens angeordnet werden, ohne daß sich Zulauf-und Ablaufphase überschneiden.
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Die Zuführung des Kühlöls zu den Hohlräumen erfolgt im Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 5 dadurch, daß an Stelle der Düse 82 eine Düse 83 in die Mündung des
Kanals 80 a in der Stirnfläche des Exzenters 20 eingesetzt ist, die einen Strahl
erzeugt, der auf eine Leitplatte 85 auftrifft, die an der Stirnfläche des Exzenters
durch Schrauben 87 befestigt ist. Die Leitplatte 85 ist so geformt, daß sie den
Ölstrahl durch die Öffnungen 78 in die Hohlräume 64 lenkt. Die Zirkulation des Öls
in den Hohlräumen 64 und die Entleerung derselben ist dieselbe wie in F i g. 3 A
bis 3 G gezeigt.
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Auf Grund der exzentrischen Bewegung des Kolbens und seiner Drehung
um seine eigene Achse muß das Gleitlager 34 wechselnde Lasten über seinen Umfang
aufnehmen, so daß auf der einen Seite der Spalt zwischen dem Lager 34 und dem Exzenter
20 sehr klein ist und das Lager stark belastet wird, während auf der anderen Seite
der Spalt größer und das Lager im wesentlichen entlastet ist. Wie vorher ausgeführt,
ist ein Ringkanal 35 in der Lagerfläche angeordnet, damit Öl vom Ölkanal 33 im Exzenter
um das Lager axial und zwischen den Lagerflächen nach außen fließen kann. Demzufolge
tritt der größte Teil des dem Lager zugeführten Öls aus den Lagerenden auf der unbelasteten
Seite des Lagers aus. Die Lage des unbelasteten Bereichs des Lagers ändert sich
naturgemäß-,bei Drehung des Kolbens. Zumindest ein Teil des aus dem Lager 34 austretenden
Öls kann zur Kühlung des Kolbens verwendet werden. Dieses Öl wird auf Grund der
Fliehkräfte nach außen in die Kolbenhohlräume 64 geschleudert, während der Rest
des Öls in die Sammelräume 88 (F i g. 1) abläuft. Der unbelastete Bereich des Kolbenlagers
34 erstreckt sich von etwa 10° nach der Stelle P in Kolbendrehrichtung bis zu etwa
85° in dieser Richtung. Wenn genügend Öl aus dem Lager in dessen unbelasteten Bereich
austritt, können die Kanäle 80, 84 und die Düsen 82, 86 weggelassen werden. Die
Menge des aus dem Lager 34 austretenden Öls kann erhöht werden, indem man gemäß
F i g. 6 und 7 einen Zulaufkanal 92 an der Außenfläche des Exzenters im unbelasteten
Bereich des Lagers vorsieht. Durch diesen Kanal 92 kann Öl aus dem Ringraum
35 axial nach außen strömen. Wie aus F i g. 7 ersichtlich, erstreckt sich der Kanal
92 über beide Enden des Lagers 34 hinaus, endet jedoch kurz vor den Stirnflächen
des Exzenters 20. Das aus dem Kanal 92 austretende Öl wird daher radial nach außen
geschleudert, entsprechend den Pfeilen in F i g. 7. Die axialen Enden des Lagers
34 können abgeschrägt sein. Der Kanal 92 kann im Exzenter in einem Sektor
von 30 bis 100° von der Stelle P in Kolbendrehrichtung angeordnet sein, ohne daß
eine Vermischung des zugeführten Öls mit dem aus dem betreffenden Hohlraum austretenden
Öl stattfindet. Vorzugsweise ist der Kanal 92 jedoch im Bereich von 70° von
der Stelle P in Kolbendrehrichtung angeordnet, wie dies im Zusammenhang mit F i
g. 4 beschrieben wurde.
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Bei der Ausführung gemäß F i g. 8 und 9 sind die Stirnwände 94 und
96 des Kolbens 22 an ihren äußeren Enden mit der Kolbenumfangswand 23 und an ihren
inneren Enden direkt mit der Kolbennabe 70 verbunden, so daß ein schachtelförmiger
Kolben entsteht. Der Kolben 22 ist hohl und wird durch die Zwischenwände 66 in eine
Mehrzahl von Hohlräumen 64 aufgeteilt, die im Gegensatz zu F i g. 1 nicht durch
Querwände in Teilräume geteilt sind. Die Kolbenstirnwände 94, 96 sind nahe der inneren
Begrenzung der Hohlräume 64 mit den Öffnungen 78 versehen, zwischen denen Vorsprünge
67 vorgesehen sind. Die Zuführung des Kühlöls erfolgt in der im Zusammenhang mit
F i g. 6 und 7 beschriebenen Weise dadurch, daß das Öl, das durch die Bohrung 36
in der Welle 18 und den Kanal 33 in den Ringraum 35 im Kolbenlager 34 gelangt, aus
den Enden des Kolbenlagers 34 austritt und durch die Fliehkräfte radial nach außen
durch die Öffnungen 78 in die Hohlräume 64 geschleudert wird. Wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 1 wird bei Richtungswechsel der Beschleunigungskräfte das Öl aus den
Hohlräumen durch die gleichen Öffnungen 78 herausgeschleudert, im wesentlichen in
gleicher Weise, wie im Zusammenhang mit F i g. 3 A bis 3 G beschrieben. Auch beim
Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 und 9 kann die Außenfläche des Exzenters einen
Kanal 92
entsprechend F i g. 6 und 7 erhalten.
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Die nach innen gerichteten Beschleunigungskräfte sind an den Kolbenecken
am geringsten, so daß es eintreten kann, daß sich das Öl nahe den Ecken sammelt
und nicht aus den Hohlräumen ausgeschleudert wird. Um trotzdem eine gute Kühlung
der Kolbenecken zu erreichen, kann eine Ausführung gemäß F i g. 10 vorgesehen werden.
Der Kolben 22 hat wiederum eine Mehrzahl voneinander getrennter
Hohlräume
innerhalb seiner Umfangswand 106, die grundsätzlich den Hohlräumen 64 in F i g.
1 entsprechen. Um das Ansammeln von Öl in den Hohlräumen der Kolbenecken zu verhindern,
erstrecken sich die Hohlräume 64' im Bereich der Ecken 24 nicht wie in F i g. 2
bis zu den Ecken, Zur Kühlung der eigentlichen Kolbenecken sind eigene abgeschlossene
Hohlräume 114 vorgesehen, die mit einem wärmeleitenden Mittel, wie Natrium, Kalium
od. dgl., gefüllt sind. Diese Mittel leiten die Wärme von den Kolbenecken zu den
Innenwänden 116 der Hohlräume 114, von wo sie durch die Kühlflüssigkeit abgeführt
wird, die in den Hohlräumen 64' zirkuliert. Zur Vergrößerung der wärmeaufnehmenden
Oberfläche können die Innenwände 116 der Hohlräume 114 mit Rippen versehen werden.
Die Hohlräume 114 sind nicht vollständig mit dem Mittel gefüllt, so daß dieses Mittel,
wenn es flüssig ist, in den Hohlräumen 114 zirkuliert.
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In den F i g. 11 bis 13 sind weitere Möglichkeiten zur Zu- und Abführung
des Kühlöls zu bzw. aus den Hohlräumen gezeigt.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 11, dessen Kolben 22 im wesentlichen
dem Kolben in F i g. 1 entspricht, ist das Hohlrad 44 mit der Kolbenstirnwand 25
einstückig, und es hat einen geringeren Durchmesser als die Kolbennabe 70. Radial
außerhalb des Hohlrades 44 sind in der Kolbenstirnwand 25 Öffnungen 120,
eine für jeden Kolbenhohlraum 64, vorgesehen, durch die das .Öl aus den Hohlräumen
austreten kann. Die Zuführung des Öls erfolgt auf der Getriebeseite durch einen
Spalt 122 zwischen dem Hohlrad 218 und der Nabe 70. Die Zuführung kann mit Hilfe
einer Düse .entsprechend der Düse 86 in F i g. 1 erfolgen, oder es kann Leckflüssigkeit
aus dem Kolbenlager, entsprechend F i g. 6 und 7, zugeführt werden. Wie ersichtlich,
können eigene Öffnungen für die Zuführung und Abführung der Kühlflüssigkeit vorgesehen
werden. Auf der rechten Kolbenseite kann die Zu- und Abführung des Kühlöls ähnlich
wie bei F i g. 1 durch dieselbe Öffnung 78 erfolgen.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 12 ist das Hohlrad 44 einstückig
mit der Kolbennabe 70. Das Ritzel 42, das mit dem Hohlrad 44 im Eingriff steht,
hat einen axial sich erstreckenden, die Welle 18 umgebenden Fortsatz mit Öffnungen
126, einen für jeden Hohlraum 64, durch welche das durch die Bohrung 36 und den
Kanal 124 in der Welle 18 zugeführte Öl radial nach außen geschleudert werden kann.
Auch hier kann eine Düse entsprechend der Düse 86 in F i g. 1 verwendet werden.
Der nach dem Hohlraum 64 hin gerichtete Pfeil zeigt den Weg des aus der Öffnung
126 austretenden und durch die Öffnung 78 in den Hohlraum eintretenden Öls.
Der aus dem Hohlraum 64 gerichtete Pfeil veranschaulicht den Weg des Öls bei Entleerung
des Hohlraums.
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Bei der Ausführung gemäß F i g. 13 ist das Hohlrad 44 mit den Zwischenwänden
66 aus einem Stück. Zur Zuführung des Kühlöls ist zwischen dem Hohlrad
44 und der Nabe 70 eine Öffnung 130 für jeden Hohlraum 64 vorgesehen.
Die Entleerung der Hohlräume erfolgt über Öffnungen 132 zwischen dem Hohlrad 44
und der Kolbenstirnwand 25.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die auf Grund der
exzentrischen Drehbewegung des Kolbens erzeugten Beschleunigungskräfte dazu verwendet
werden, die Kühlflüssigkeit gegen die Innenflächen des Kolbens zu schleudern und
die Kühlflüssigkeit auch wieder aus dem Kolben abzuführen. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert
entlang den Wänden der Kolbenhohlräume und wird durch die vom Kolben selbst erzeugten
Kräfte aus den Hohlräumen hinausgefördert, derart, daß das Kolbeninnere niemals
vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die Bewegung des Öls im Kolben wird
mit geringstem Arbeitsaufwand erreicht durch Ausnutzung der im Kolben erzeugten
Kräfte, so daß keine besonderen Mittel zur Zu- und Abführung des Kühlöls zum bzw.
aus dem Kolben erforderlich sind. Dadurch, daß nur eine relativ geringe Ölmenge
verwendet wird, wird die Verwirbelung des Öls im Kolben und der dadurch hervorgerufene
Leistungsverlust im wesentlichen beseitigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß die Wirksamkeit der Kühlung mit Erhöhung der Drehzahl steigt. Die Zirkulationsgeschwindigkeit
des Öls ist proportional zur Maschinendrehzahl. Demzufolge fließt das erwärmte Öl
bei höheren Drehzahlen schneller aus dem Kolben, und in gleicher Weise wird frisches
Öl schneller zugeführt, so daß eine bessere Wärmeableitung und eine wirksamere Kühlung
erzielt werden. Dadurch, daß kleine Mengen frischen Öls gegen im wesentlichen ölfreie
Flächen der Hohlräume geschleudert werden, ergibt sich eine bessere Wärmeabführung.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Maßnahmen können
naturgemäß in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. So kann der Kanal
92 in der Oberfläche des Exzenters gemäß F i g. 6 und 7 bei der Ausführung gemäß
F i g. 1 an Stelle der Düse oder in Kombination damit verwendet werden, und das
gleiche gilt auch für die Ausführungen gemäß F i g. 8, 10 und 11 bis 13. Auch bei
den Beispielen, bei denen Düsen verwendet werden, ist die Erfindung nicht auf eine
bestimmte Anzahl oder Art der Düsen beschränkt. Obgleich in den Ausführungsbeispielen
nur auf einer Seite des Kolbens ein Getriebe vorgesehen ist, kann die Erfindung
auch bei Anordnung von Getrieben auf jeder Seite des Kolbens verwendet werden.