DE1299003B

DE1299003B - Radial seal on polygonal pistons of rotary piston internal combustion engines

Info

Publication number: DE1299003B
Application number: DED43849A
Authority: DE
Inventors: Rinsum; Dipl-Ing Cornelis Van
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1964-03-11
Filing date: 1964-03-11
Publication date: 1969-07-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialdichtung an mehreckigen Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart, mit achsparallel angeordneten Dichtleisten, die an der eine äußere Äquidistante zur trochoidenförmigen Kurve darstellenden inneren Mantelfläche des Gehäusemantels für den Kolben gleiten, der auf einer in den Seitenteilen des Gehäuses gelagerten Exzenterwelle angeordnet ist und relativ zu dieser und zum Gehäuse durch ein Planetengetriebe gesteuert umläuft, das, wie bereits zur Vergrößerung des Durchmessers der Exzenterwelle vorgeschlagen wurde, aus einem konzentrisch zur Exzenterwelle angeordneten feststehenden Sonnenrad und aus Planetenrädern besteht, welche einerseits um ihre Mittellängsachse drehbar in einem konzentrisch zur Exzenterwelle umlaufenden Planetenradträger und andererseits um eine von der Mittellängsachse um die Exzentrizität des Exzenters der Exzenterwelle versetzte Achse drehbar im Kolben in Radialebenen durch die Kolbenecken gelagert sind.The invention relates to a radial seal on polygonal Pistons of rotary piston internal combustion engines in trochoid design, with axially parallel arranged sealing strips, which at the one outer equidistant to the trochoidal Slide the curve representing the inner surface of the housing jacket for the piston, which is arranged on an eccentric shaft mounted in the side parts of the housing is and rotates relative to this and to the housing controlled by a planetary gear, that, as already proposed to enlarge the diameter of the eccentric shaft was made from a stationary sun gear arranged concentrically to the eccentric shaft and consists of planetary gears which, on the one hand, are rotatable about their central longitudinal axis in a concentric to the eccentric rotating planet carrier and on the other hand around one of the central longitudinal axis around the eccentricity of the eccentric of the eccentric shaft offset axis rotatably mounted in the piston in radial planes through the piston corners are.

Bei einer bekannten Rotationskolbenmaschine, die einen epitrochoidenförmigen Kolben aufweist, zu dem die Kontur der Laufbahn im Gehäusemantel die äußere Hüllfigur darstellt, sind die im Gehäusemantel angeordneten Dichtleisten in Dichtleistenträgern gelagert, die unabhängig von dem den Kolbenumlauf steuernden Getriebe durch besondere Getriebemittel jeweils derart geschwenkt werden, daß die Dichtleisten in einer Normalen zum Kolben stehen. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Schwenkbewegungen der Dichtleistenträger gleichzeitig durch das die Steuerung der Kolbenbewegung vornehmende Getriebe zu steuern, und in Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß die Dichtleisten in an sich bekannter Weise in einem Dichtleistenträger angeordnet sind, der in jeder Stellung des Kolbens um eine zur Kolbenachse parallele Mittellängsachse zwangläufig derart geschwenkt wird, daß die Dichtleisten in einer Normalen zur inneren Mantelfläche des Gehäusemantels stehen, wobei mit jedem Dichtleistenträger, vorzugsweise mit der drehfest mit diesem verbundenen Schwenkachse, drehfest ein Führungsarm mit einer Parallelführung verbunden ist und in der Parallelführung ein Gleitstein gleitet, der auf einer Achse gelagert ist, die um die Exzentrizität des Exzenters der Exzenterwelle versetzt mit der Achse verbunden ist, mit welcher das der Kolbenecke zugeordnete Planetenrad im Kolben gelagert ist, derart, daß die Mittellängsachse des Planetenrades und die Mittellängsachse des Gleitsteines in einer Radialebene liegen.In a known rotary piston machine that has an epitrochoidal Has piston, to which the contour of the raceway in the housing jacket is the outer shell figure represents, the sealing strips arranged in the housing jacket are in sealing strip supports stored, which is independent of the gear controlling the piston circulation by special Gear means are each pivoted in such a way that the sealing strips in a normal stand by the piston. In contrast, the invention is based on the object of the pivoting movements the sealing strip carrier at the same time by controlling the piston movement To control transmission, and in solving this problem, the invention is that the sealing strips arranged in a manner known per se in a sealing strip support are, in each position of the piston about a central longitudinal axis parallel to the piston axis is inevitably pivoted so that the sealing strips in a normal to the inner Standing outer surface of the housing shell, with each sealing strip carrier, preferably with the swivel axis non-rotatably connected to this, a guide arm with it in a non-rotatable manner is connected to a parallel guide and a sliding block slides in the parallel guide, which is mounted on an axis around the eccentricity of the eccentric of the eccentric shaft offset is connected to the axis with which the piston corner assigned Planet gear is mounted in the piston in such a way that the central longitudinal axis of the planet gear and the central longitudinal axis of the sliding block lie in a radial plane.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann das Planetenrad an der einen Stirnseite des Kolbens und der Gleitstein mit der Parallelführung an der anderen Stirnseite des Kolbens angeordnet sein. Ferner kann der Dichtleistenträger in an sich bekannter Weise im wesentlichen eine halbzylindrische Form aufweisen, und seine Mantelfläche kann gegenüber dem Kolben mit Dichtleisten abgedichtet sein.In an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, this can Planet gear on one face of the piston and the sliding block with the parallel guide be arranged on the other end face of the piston. Furthermore, the sealing strip carrier essentially have a semi-cylindrical shape in a manner known per se, and its lateral surface can be sealed off from the piston with sealing strips.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Schnitt durch den Kolben in der Radialebene einer Kolbenecke und F i g. 2 schematisch eine Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einer Maschine nach F i g. 1 in beliebiger Stellung des Kolbens.In the drawing, the subject of the invention is in one embodiment explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through a rotary piston internal combustion engine in trochoid design with a section through the piston in the radial plane of a Piston corner and F i g. 2 schematically shows a representation of the geometric relationships in the case of a machine according to FIG. 1 in any position of the piston.

Nach F i g.1 ist in dem aus den Seitenteilen 1 und aus dem Mantel 2 bestehenden Maschinengehäuse in den Seitenteilen die Exzenterwelle 3 gelagert, bei welcher die Mittellängsachse 4 des Exzenters 5 um die Exzentrizität E von der Mittellängsachse 6 der Exzenterwelle versetzt ist. Auf dem Exzenter 5 sitzt der dreieckige Kolben 7, der relativ zur Exzenterwelle 3 und zum Gehäuse umläuft und hierbei mit an seinen Ecken angeordneten Radialdichtungen an der zweibogigen inneren Mantelfläche 8 des Mantels 2 entlanggleitet. Die Kontur der inneren Mantelfläche 8 bildet eine äußere Äquidistante zu einer zweibogigen epitrochoidenförmigen Kurve, deren Verlauf im wesentlichen durch die Exzentrizität E und den erzeugenden Radius bestimmt ist. Bei seinem Umlauf bildet der Kolben 7 mit seinen Kolbenflanken und mit dem Mantel 2 in Verbindung mit den Seitenteilen 1 volumenverändernde Arbeitsräume. Die Zufuhr von Verbrennungsluft bzw. Frischgas und die Abfuhr der verbrannten Gase erfolgt durch Kanäle, die am Mantel 2 angeordnet sind. Für den Fall des Dieselbetriebes ist am Mantel 2 ferner eine Einspritzdüse angeordnet, und für Ottobetrieb ist eine Zündkerze vorgesehen.According to FIG. 1, the eccentric shaft 3 is mounted in the side parts of the machine housing consisting of the side parts 1 and the shell 2, in which the central longitudinal axis 4 of the eccentric 5 is offset by the eccentricity E from the central longitudinal axis 6 of the eccentric shaft. The triangular piston 7 is seated on the eccentric 5 and rotates relative to the eccentric shaft 3 and to the housing and, with radial seals arranged at its corners, slides along the two-arched inner jacket surface 8 of the jacket 2. The contour of the inner lateral surface 8 forms an outer equidistant to a two-arched epitrochoidal curve, the course of which is essentially determined by the eccentricity E and the generating radius. As it rotates, the piston 7 forms with its piston flanks and with the jacket 2 in connection with the side parts 1 volume-changing working spaces. The supply of combustion air or fresh gas and the removal of the burned gases take place through channels which are arranged on the jacket 2. In the case of diesel operation, an injection nozzle is also arranged on the jacket 2, and a spark plug is provided for Otto operation.

Die Bewegung des Kolbens 7 wird durch ein Planetengetriebe gesteuert, das aus dem Sonnenrad 9 und aus drei Planetenrädern 10 besteht. Jedes Planetenrad 10 weist einen Teilkreisdurchmesser auf, der halb so groß ist wie der Teilkreisdurchmesser des Sonnenrades 9. Mit Schrauben 11 ist das Sonnenrad an dem einen Seitenteil 1 befestigt und drehfest gelagert. Die Planetenräder 10 sind mit ihren zentrischen Achsen 12 in dem Planetenradträger 13 gelagert, der konzentrisch zur Exzenterwelle 3 im Seitenteil 1 umlaufend gelagert ist. An jedem Planetenrad 10 ist fest die Führungswelle 14 auf der der Achse 12 entgegengesetzten Seite angeordnet. Die Mittellängsachse 15 der Führungswelle 14 hat von der Mittellängsachse 16 durch das Planetenrad 10 den Abstand E entsprechend der Exzentrizität des Exzenters 5. Das Planetenrad 10 ist mit der Führungswelle 14 im Kolben 7 gelagert. Dabei liegt jede Führungswelle in einer durch die Ecke des Kolbens gelegten Radialebene. Mit dem aus dem Kolben herausragenden Ende der Führungswelle 14 ist drehfest der Hebel 17 verbunden, an dessen Ende die Achse 18 angeordnet ist. Die Mittellängsachse 19 der Achse 18 liegt parallel zur Mittellängsachse 15 der Führungswelle 14 und hat von dieser den Abstand E entsprechend der Exzentrizität des Exzenters 5 von der Exzenterwelle 3. Auf der Achse 18 ist der Gleitstein 20 gelagert, der zwei einander parallele Seitenflächen aufweist und der mit diesen Seitenflächen an den Flächen 21 des Führungsarmes 22 gleitet. Der Führungsarm 22 ist drehfest mit der im Kolben gelagerten Achse 23 verbunden, deren Mittellängsachse 24 parallel zur Mittellängsachse 6 der Exzenterwelle 3 in der durch die Kolbenecke gelegten Radialebene liegt und die in jeder Stellung, des Kolbens durch die zweibogige epitrochoidenförmige Kurve führt, zu welcher die innere Mantelfläche 8 des Mantels 2 eine äußere Äquidistante darstellt. Mit der Achse 23 ist drehfest der Dichtleistenträger 25 verbunden, der im wesentlichen halbzylinderförmig ausgebildet ist und der an seiner der inneren Mantelfläche 8 zugekehrten Seite mit achsparallelen Nuten 26 versehen ist, in welchen Dichtleisten 27 angeordnet sind.The movement of the piston 7 is controlled by a planetary gear which consists of the sun gear 9 and three planet gears 10. Each planet gear 10 has a pitch circle diameter that is half the size of the pitch circle diameter of the sun gear 9. The sun gear is fastened to one side part 1 by screws 11 and is mounted in a rotationally fixed manner. The planet gears 10 are mounted with their central axes 12 in the planet gear carrier 13, which is mounted concentrically to the eccentric shaft 3 in the side part 1 circumferentially. On each planet gear 10, the guide shaft 14 is fixedly arranged on the side opposite the axis 12. The central longitudinal axis 15 of the guide shaft 14 is at a distance E from the central longitudinal axis 16 through the planet gear 10, corresponding to the eccentricity of the eccentric 5. The planet gear 10 is supported by the guide shaft 14 in the piston 7. Each guide shaft lies in a radial plane through the corner of the piston. The lever 17, at the end of which the axis 18 is arranged, is connected in a rotationally fixed manner to the end of the guide shaft 14 protruding from the piston. The central longitudinal axis 19 of the axis 18 is parallel to the central longitudinal axis 15 of the guide shaft 14 and has the distance E from this corresponding to the eccentricity of the eccentric 5 from the eccentric shaft 3 with these side surfaces on the surfaces 21 of the guide arm 22 slides. The guide arm 22 is non-rotatably connected to the axis 23 mounted in the piston, the central longitudinal axis 24 of which lies parallel to the central longitudinal axis 6 of the eccentric shaft 3 in the radial plane laid through the piston corner and which in every position of the piston leads through the two-arched epitrochoidal curve to which the inner jacket surface 8 of jacket 2 represents an outer equidistant. The sealing strip carrier 25, which is essentially semi-cylindrical and which is provided on its side facing the inner circumferential surface 8 with axially parallel grooves 26 in which sealing strips 27 are arranged, is connected to the axis 23 in a rotationally fixed manner.

Bei Betrieb der Brennkraftmaschine wird von dem Planetengetriebe aus (Sonnenrad 9, Planetenräder 10) die Führungswelle 14 gedreht und über den Hebel 17 mit der Achse 18 der Gleitstein 20 in dem Führungsarm 22 auf und ab bewegt, wobei die Mittellängsachse 19 der Achse 18 und der Führungsarm 22 immer in einer Normalen zur epitrochoidenförmigen Kurve steht, zu welcher die Kontur der inneren Mantelfläche 8 eine äußere Äquidistante ist, so daß der Dichtleistenträger 25 und die Dichtleiste 27 ebenfalls immer normal zur inneren Mantelfläche 8 steht.When the internal combustion engine is in operation, the planetary gear is used (Sun gear 9, planet gears 10) rotated the guide shaft 14 and over the lever 17 with the axis 18 of the sliding block 20 in the guide arm 22 moves up and down, wherein the central longitudinal axis 19 of the axis 18 and the guide arm 22 always in a normal is related to the epitrochoidal curve to which the contour of the inner lateral surface 8 is an outer equidistant, so that the sealing strip support 25 and the sealing strip 27 is also always normal to the inner lateral surface 8.

Nach F i g. 2, zu deren Erläuterung die Bezugszeichen aus F i g.1 benutzt werden, wird die zweibogige epitrochoidenförmige Kurve K, zu welcher die Kontur der inneren Mantelfläche 8 des Gehäusemantels 2 der Maschine eine äußere Äquidistante darstellt, erzeugt, wenn die beiden Kreise A und B mit den Halbmessern r1 und r2 im Verhältnis r,/r2 = 2/1 mit dem Achsabstand des erzeugenden Radius R sich bei festgehaltenem großen Kreis A abwälzen und am kleinen Kreis B mit dem Abstand der Exzentrizität E der Erzeugerpunkt angelenkt ist. Der große Kreis A hat als Zentrum die Mittellängsachse 6 der Exzenterwelle. Der Mittelpunkt des kleinen Kreises B ist mit M bezeichnet. Alle Punkte M liegen auf dem Kreis C. Der Erzeugerpunkt für die epitrochoidenförmige Kurve K ist durch die Mittellängsachse 24 der Achse 23 für den Dichtleistenträger 25 definiert. Durch die Mittellängsachse 24 und durch den Berührungspunkt zwischen den beiden Kreisen A und B, der durch die Mittellängsachse 19 der Achse 18 für den Gleitstein 20 definiert ist, läuft die Normale N zur epitrochoidenförmigen Kurve K.According to FIG. 2, for the explanation of which the reference numerals from FIG. 1 are used, the two-arched epitrochoidal curve K, to which the contour of the inner lateral surface 8 of the housing shell 2 of the machine represents an outer equidistant, is generated when the two circles A and B with the radius r1 and r2 in the ratio r, / r2 = 2/1 with the center distance of the generating radius R roll with the large circle A fixed and the generating point is hinged to the small circle B with the distance of the eccentricity E. The center of the large circle A is the central longitudinal axis 6 of the eccentric shaft. The center of the small circle B is denoted by M. All points M lie on the circle C. The generator point for the epitrochoidal curve K is defined by the central longitudinal axis 24 of the axis 23 for the sealing strip carrier 25. The normal N runs through the central longitudinal axis 24 and through the point of contact between the two circles A and B, which is defined by the central longitudinal axis 19 of the axis 18 for the sliding block 20, to the epitrochoid-shaped curve K.

Die Mittellängsachse 19 entspricht der Mittellängsachse 16 des Planetenrades 10, das mit dem doppelt so großen Sonnenrad 9 im Eingriff steht und dafür sorgt, daß der Verbindungssteg in der Größe des Abstandes zwischen den Mittellängsachsen 6 und 19 bzw. 16 und damit der Kolben 7 mit einem Drittel der Drehzahl der Exzenterwelle umläuft. Die Mittellängsachse 15 für die Führungswelle 14 (F i g.1), die mit dem Abstand der Exzentrizität E um die Mittellängsachse 19 bzw. 16 umläuft, liegt auf der die Mittellängsachse 24 und 4 verbindenden Linie, die in der durch die Ecke des Kolbens 7 gelegten Radialebene liegt. Die Mittellängsachse 4 des Exzenters 5 (F i g. 1) hat von der Mittellängsachse 6 der Exzenterwelle den Abstand E. Der Abstand zwischen den Mittellängsachsen 4 und 24 ist so groß wie der erzeugende Radius R.The central longitudinal axis 19 corresponds to the central longitudinal axis 16 of the planetary gear 10, which is in engagement with the twice as large sun gear 9 and ensures that the connecting web in the size of the distance between the central longitudinal axes 6 and 19 or 16 and thus the piston 7 with a Third of the speed of the eccentric shaft rotates. The central longitudinal axis 15 for the guide shaft 14 (Fig. 1), which rotates around the central longitudinal axis 19 or 16 with the distance of the eccentricity E, lies on the line connecting the central longitudinal axis 24 and 4, which runs through the corner of the piston 7 laid radial plane. The central longitudinal axis 4 of the eccentric 5 (FIG. 1) is at the distance E. from the central longitudinal axis 6 of the eccentric shaft. The distance between the central longitudinal axes 4 and 24 is as large as the generating radius R.

Im Hauptanspruch des nachfolgenden Schutzbegehrens wird nur für die Gesamtheit aller Merkmale Schutz begehrt.The main claim of the following protection request is only for the Totality of all characteristics Protection is desired.

Claims

Claims: 1. Radial seal on the polygonal piston of rotary piston internal combustion engines in trochoidal design, with axially parallel arranged sealing strips, which slide on the inner surface of the housing jacket, which is an outer equidistant to the trochoidal curve, for the piston, which is arranged on an eccentric shaft mounted in the side parts of the housing is and rotates in a controlled manner relative to this and to the housing by a planetary gear, which consists of a stationary sun gear arranged concentrically to the eccentric shaft and planet gears which are rotatable on the one hand about their central longitudinal axis in a planetary gear carrier rotating concentrically to the eccentric shaft and on the other hand around one of the central longitudinal axis Eccentricity of the eccentric of the eccentric shaft offset axis are rotatably mounted in the piston in radial planes through the piston corners, characterized in that the sealing strips (27) in a manner known per se in a sealing strip carrier (25) are arranged, which is inevitably pivoted in each position of the piston about a central longitudinal axis (24) parallel to the piston axis in such a way that the sealing strips are normal to the inner surface (8) of the housing shell (2), with each sealing strip carrier (25), preferably with the pivot axis (23) non-rotatably connected to it, a guide arm ( 22) is non-rotatably connected to a parallel guide (21) and a sliding block (20) slides in the parallel guide and is mounted on an axis (18) , which is offset by the eccentricity (E) of the eccentric (5) of the eccentric shaft (3) connected to the axis (14) with which the planet gear (10) assigned to the piston corner is mounted in the piston (7) , such that the The central longitudinal axis (16) of the planetary gear (10) and the central longitudinal axis (19) of the sliding block (20) lie in a radial plane.

2. Radial seal according to claim 1, characterized in that the planet gear (10) is arranged on one end face of the piston (7) and the sliding block (20) with the parallel guide (21) on the other end face of the piston.

3. Radial seal according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing strip carrier (25) has, in a manner known per se, essentially a semi-cylindrical shape and that its lateral surface is sealed with sealing strips with respect to the piston (7).