DE1551097A1

DE1551097A1 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1551097A1
Application number: DE19661551097
Authority: DE
Inventors: Schmidt Dipl-Ing Karlwalter; Bensinger Dipl-Ing Wolf-Dieter
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1966-10-06
Filing date: 1966-10-06
Publication date: 1970-01-15
Also published as: DE1551097C3; DE1551097B2; GB1174989A; US3444842A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft 1551097 Daim 7177/4

Stuttgart - Untertürkheim _,,. 3. Oktober 1966

Patentanmeldung

Rotationskolben - Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere auf eine Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, mit einem Kolben, der auf dem Exzenter einer Exzenterwelle relativ zu dieser und zum Gehäuse umlaufend angeordnet ist, und mit im Bereich der Nabe des Kolbens an beiden Seiten vorgesehenen Triebwerkräumen.

Bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in Trochoidenbauart macht es erhebliche Schwierigkeiten, das aus den Lagern der Exzenterwelle im Gehäuse und das aus der Lagerung des Kolbens auf der Exzenterwelle austretende Öl, gegebenenfalls auch zur Kühlung des Kolbens benutztes Öl, schnell und sicher aus den Triebwerkräumen beiderseits des Kolbens abzuführen, um eine Entlastung der Öldichtungen zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Entlastung der Öldichtung die Ableitung des Öles aus den Triebwerkräumen mit besserem Erfolg als seither durchzuführen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer oder an beiden Seiten des Kolbens im Bereich seiner Nabe ein

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nach dem Triebwerkraum hin offener Ringraum vorgesehen ist, der zum Auffangen von Öl durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist, die freien Enden der Wände mit ihren mit Bezug auf die Umlauf richtung des Kolbens nachlaufenden Wandungsflächen zum Abschleudern von Öl etwa tangential entgegen der Umlaufrichtung des Kolbens verlaufen und im Bereich der zugeordneten Stirnwand" des Exzenters der Exzenterwelle ein Auffangschirm für aus den Teilräumen austretendes Öl vorgesehen ist, der aufgefangenes Öl in Achsrichtung der Brennkraftmaschine aus dem Triebwerkraum ableitet.

Schmieröl und gegebenenfalls Kühlöl wird in den Teilräumen gesammelt und darin so lange festgehalten, bis es im Bereich des unteren Kolbentotpunktes aus ihnen herausgeschleudert, vom Auffangschirm aufgefangen und von diesem abgeleitet wird. Die resultierende Geschwindigkeit des herausgeschleuderten Öles ist der Bewegung des am Exzenter festen Auffangschirmes entgpgen££richtet. Da der Auffangschirm infolge seiner Befestigung am Exzenter mit der Drehzahl der Exzenterwelle umläuft und demzufolge schneller umläuft als der Kolben, wird das abgeschleuderte Öl mit Sicherheit aufgefangen und vom Auffangschirm nach außen geleitet. Ein dauerndes Verbleiben von Öl in den Triebwerkräumen wird vermieden. Die Öldichtungen werden entlastet.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit an einer Kolbenseite vorgesehenem Ringraum, der durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist, im Inneren des Kolbens in an sich bekannter

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Weise voneinander abgetrennte Kammern angeordnet sein, die an der einen Kolbenseite mit den Teilräumen durch Bohrungen in Verbindung stehen, die in den Teilräumen radial außen an den mit Bezug auf die Umlauf richtung des Kolbens vorlaufenden Ecken münden, und die Kammern können an der anderen Kolbenseite durch Bohrungen mit dem Triebwerkraum verbunden sein, wobei die Bohrungen radial innen in den nachlaufenden Teilen der Kammern münden.

Bei dieser Anordnung wird trotz nur eines in Teilräume aufgeteilten Ringraumes und entsprechend nur eines Auffangschirmes eine sichere Abfuhr des anfallenden Öles aus beiden Triebwerkräumen erzielt, weil das Öl aus dem einen Triebwerkraum durch den Kolben hindurch in Richtung zum anderen Triebwerkraum in die Teilräume geleitet und von dort seitlich abgeführt wird. Im Bedarfsfalle kann das durch den Kolben geleitete Öl dazu benutzt werden, den Kolben zu kühlen.

Vorteilhaft können die Wände Austrittskanten aufweisen, die auf ehern Kreis um die Mittellängsachse des Kolbens liegen, und die nachlaufenden Wandungsflächen der Wände können im Bereich der Austrittskanten tangential zu diesem Kreis liegen, wodurch ein exaktes Abschleudern des Öles in tangentialer Richtung gegen den Auffangschirm erzielt wird.

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In baulich einfacher Weise können die Wände schaufelartig gewölbt sein. Sie können aber auch kreisbogenförmig gewölbt sein. Der am Exzenter feste Auffangschirm kann in Achsrichtung in die Lagerbohrung im Seitenteil des Gehäuses der Brennkraftmaschine hineinragen, so daß Öl beim Verlassen des Auffangschirmes nicht wieder in den Triebwerkraum gelangen kann.

Um kein Öl zu verlieren, kann der Auffangschirm an seinem entgegen der Umlauf richtung der Exzenterwelle liegenden Ende mit einem gegen die Exzenterwelle hin abgebogenem Ansatz versehen sein. Ferner kann der Auffangschirm in baulich einfacher Weise auf einem Kreis um die Mittellängsachse der Exzenterwelle gewölbt sein.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Brennkraftmaschine nach der Linie H-II aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-IH aus Fig. 1 und

Fig. 4 einen schematischen Schnitt entsprechend Fig. 3 in größerem Maßstab.

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Das Gehäuse der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Brennkraftmaschine besteht aus dem Mantel 1 mit den seitlich angesetzten Seitenteilen 2. In den Seitenteilen 2 ist in den Lagern 3 die Exzenterwelle 4 mit dem Exzenter 5 gelagert. Relativ zur Exzenterwelle 4 und zum Gehäuse läuft der auf dem Exzenter 5 gelagerte Kolben 6 um, der mit den an seinen Ecken vorgesehenen Dichtleisten 7 an der inneren Mantelfläche 8 des Mantels 1 gleitet und dabei sowohl den Einlaß 9 als auch den Auslaß 10 steuert. Der Umlauf des Kolbens 6 wird durch das konzentrisch zur Exzenterwelle 4 an einem Seitenteil 2 befestigte Ritzel 11 und durch das mit diesem Ritzel 11 kämmende Hohlrad 12 gesteuert, das an der Stirnwand 13 des Kolbens 6 befestigt ist.

Im Bereich des aus Ritzel 11 und Hohlrad 12 gebildeten Getriebes ist zwischen dem Exzenter 5 und dem einen Seitenteil 2 der Triebwerkraum 14 vorhanden. Auf der anderen Seite des Kolbens 6 liegt zwischen dem Exzenter 5 und dem anderen Seitenteil 2 der Triebwerkraum 15. Damit aus den Triebwerkräumen 14,15 öl, das aus den Lagern 3 der Exzenterwelle 4 und aus der Lagerung des Kolbens 6 auf dem Exzenter 5 austritt, nicht zwischen dem Kolben und den Seitenteilen in radialer Richtung nach außen gelangen kann, sind in der Stirnwand 13 des Kolbens und in der auf der anderen Kolbenseite gelegenen Stirnwand 16 öldichtungen 17 angeordnet. Da das Öl in den Triebwerkräumen 14,15 entsprechend den wirksamen Fliehkräften sichelartig umläuft, ist der Druck auf die Öldichtungen 17 verhältnismäßig groß, zumal dann, wenn in den Arbeitsräumen der Brennkraftmaschine Unterdruck herrscht.

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Im Inneren des Kolbens 6 sind um dessen Nabe 18 herum Kammern 19 angeordnet, die durch die Wände 20 voneinander getrennt sind. Die Kammern 19 werden zur Kühlung des Kolbens mit Öl aus dem Triebwerkraum 14 beschickt, das durch Bohrungen 21 eintritt. Die Mündungen der Bohrungen 21 in den Kammern liegen mit Bezug auf die Umlaufrichtung 22 des Kolbens 6 jeweils in den nachlaufenden Teilen der Kammern, so daß das Öl unter dem Einfluß der wirksamen Fliehkräfte an der jeweils nachlaufenden Wand 20 einer Kammer 19, dann innen an der Kolbenflanke 23 und anschließend an der jeweils vorlaufenden Wand 20 entlangwandert und Wärme aufnimmt.

Aus den Kammern 19 gelangt das Öl durch Bohrungen 24, die an den vorlaufenden Teilen der Kammer beginnen, in den an der anderen Seite des Kolbens 6 neben der Nabe 18 liegenden Ringraum 25. Dieser Ringraum 25, der nach dem Triebwerkraum 15 hin offen ist besteht aus einer Vielzahl von Teilräumen 26, die durch Wände 27 voneinander getrennt sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Bohrungen in.den vorlaufenden äußeren Ecken der Teilräume 26 münden. Die Wände 27 sind, wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, entgegen der Umlaufrichtung 22 des Kolbens schaufelartig gewölbt, derart, daß die Austrittskanten 28 auf einem Kreis um die Mittellängsachse 30 des Kolbens 6 bzw. des Exzenters 5 und die gewölbten Flächen der Wände im Bereich der Austrittskanten tangential zu diesem Kreis 29 liegen.

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An dem Exzenter 5 ist der Auffangschirm 31 befestigt, der gemäß einem Kreis 32 um die Mitteillängsachse 33 der Exzenterwelle 4 gewölbt ist. Der Durchmesser des Kreises 32 ist wenig kleiner als der Durchmesser des Kreises 29. An seinem entgegen der Umlauf richtung der Exzenterwelle (entsprechend der Umlauf richtung 22 des Kolbens 6} liegenden Ende ist der Auffangschirm mit dem Ansatz 34 versehen, der gegen die Exzenterwelle 4 zu gerichtet ist.

Aus den Kammern 19 durch die Bohrungen 24 in die Teilräume 26 gelangendes Öl sammelt sich in den Vertiefungen der schaufelartig gewölbten Wände 27 und wird vom Kolben 6 bei dessen Umlauf in Pfeilrichtung 22 mitgenommen. Aus den Vertiefungen der schaufelartig gewölbten Wände 27 beginnt das Öl lediglich an einer bestimmten Stelle auszutreten, und zwar dann, wenn eine Wand 27 in der mit 27a bezeichneten Stellung steht. Die Richtung und Geschwindigkeit des austretenden Öles ist durch die beiden Vektoren ν und w bestimmt, ν ist die Geschwindigkeit der Austrittskante 28a an der Wand 27a des Kolbens, w ist die Richtung des kreisenden Öles, ν ergibt sich als Senkrechte zu der Verbindungslinie a zum Momentenpunkt M, der gemäß Fig. 1 durch den Eingriff des Hohlrades 12 am Ritzel 11 bestimmt ist. w ergibt sich aus der Wölbung der Wand 27a. Von der Austrittskante 28a wird das Öl in Richtung der Linie 35 abgeschleudert. Die resultierende Geschwindigkeit des Öles ist der Bewegung des am Exzenter 5 festen Auffangschirmes 31 entgegengerichtet, und da der Auffangschirm

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mit seinem vorderen Ende 36 infolge des Umstandes, daß die.Exzenterwelle 4 dreimal schneller umläuft als der Kolben 6, die Line 35 am Punkt 37 schneidet ehe das abgeschleuderte Öl diesen Punkt 37 erreicht hat, wird das Öl vom Auffangschirm 31 aufgefangen. Damit das Öl nicht am Ende des Auffangschirmes 31 austritt, wird es von dem Ansatz 34 gehalten und in den Seitenteil 2 abgeführt.

Die freien Enden der Wände 27, bzw. deren nachlaufenden Wandungsflächen, können geringfügig von der tangentialen Richtung abweichen. Wichtig ist nur ihre Lage entgegen der Drehrichtung des Kolbens. Die günstigste Richtung hängt ab von dem Durchmesser des Aktionskr^ises (Kreis 32) des Auffangschirmes 31, von dem Durchmesser des Kreises 29, auf dem die Austrittskanten der Wände 27 liegen, und von der Exzentrizität (Abstand der Achse 30 von der Achse 33).

Der Auffangschirm 31 muß nicht gewölbt sein. Nur die Lage des vorderen Endes 36 und eine sackartige Verbindung zwischen diesem und der Exzenterwelle 4 sind wichtig. Der Aktionskreis des vorderen Endes 36 des Auffangschirmes 31 soll möglichst groß sein, das vordere Ende soll aber möglichst nahe an der Wand 27 liegen, aus der das angesammelte Öl ausgeschleudert wird.

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Claims

Patentansprüche

Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in Trochoidenbauart, mit einem Kolben, der auf dem Exzenter einer Exzenterwelle relativ zu dieser und zum Gehäuse umlaufend angeordnet ist, und mit im Bereich der Nabe des Kolbens an beiden Seiten vorgesehenen Triebwerkräumen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder an beiden Seiten des Kolbens (6) im Bereich seiner Nabe (18} ein nach dem Triebwerkraum (14,15) hin offener Ringraum (25) vorgesehen ist, der zum Auffangen von Öl durch Wände (27) in einzelne Teilräume (26) aufgeteilt ist, die freien Enden der Wände mit ihren mit Bezug auf die Umlauf richtung (22) des Kolbens nachlaufenden Wandungsflächen zum Abschleudern von Öl etwa tangential entgegen der Umlauf richtung des Kolbens verlaufen und im Bereich der zugeordneten.Stirnwand des Exzenters (5) der Exzenterwelle (4) ein Auffangschirm (31) für aus den Teilräumen austretendes Öl vorgesehen ist, der aufgefangenes Öl in Achsrichtung der Brennkraftmaschine aus dem Triebwerkraum ableitet.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit an einer Kolbenseite vorgesehenem Ringraum, der durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Kolbens in an sich bekannter Weise voneinander abgetrennte Kammern (19) angeordnet sind, die an der

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einen Kolbenseite mit den Teilräumen (26) durch Bohrungen (24) in Verbindung stehen, die in den Teilräumen radial außen an den mit Bezug auf die Umlaufrichtung (22) des Kolbens (6) vorlaufenden Ecken münden, und daß die Kammern (19) an der anderen Kolbenseite durch Bohrungen (21) mit dem Triebwerkraum (14) verbunden sind, wobei die Bohrungen (21) radial innen in den nachlaufenden Teilen der Kammern (19) münden,
3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (27) Austrittskanten (28) aufweisen, die auf einem Kreis (29) um die Mittellängsachse (30) des Kolbens (6) liegen, und daß die nachlaufenden Wandungsflächen der Wände (27) im Bereich der Austrittskanten tangential zu diesem Kreis (29) verlaufen.
4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (27) schaufelartig gewölbt sind.
5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (27) kreisbogenförmig gewölbt sind.
6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am Exzenter (5) feste Auffangschirm (31) in Achsrichtung in die Lagerbohrung im Seitenteil (32) des Gehäuses der Brennkraftmaschine hineinragt.

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7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (31) an seinem entgegen der Umlauf richtung (22) der Exzenterwelle (4) liegenden Ende mit einem gegen die Exzenterwelle (4) hin abgebogenen Ansatz (34) versehen ist.
8. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (31) auf einem Kreis (32) um die Mittellängsachse (33) der Exzenterwelle (4) gewölbt ist.

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