DE1551097B2 - Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in Trochoidenbauart, welcher auf einem Exzenter einer Exzenterwelle drehend umläuft und in wenigstens einer Stirnwand einen im Bereich seiner Nabe nach einem Lagerraum hin offenen Ringraum aufweist, welcher zum Auffangen von Öl durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist.

Ein derartiger Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine ist aus der GB-PS 941 029 bekannt.

In diesem Ringraum des bekannten Kolbens sammelt sich Öl und dient zur unmittelbaren Kühlung des KoI-bens.

Es hat sich jedoch erwiesen, daß das im Ringraum sich sammelnde Öl zunehmend stärker auf die in den Stirnwandungen des Kolbens angeordneten Öldichtungen drückt, so daß diese einem extrem hohen Verschleiß unterliegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnelle und sichere Ableitung des Öls zur Entlastung der Öldichtungen durchzuführen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die radial inneren, freien Enden der Wände mit ihren bezüglich der Kolbenumlaufrichtung nachlaufenden Wandungsflächen etwa tangential entgegen der Kolbenumlaufrichtung gebogen sind und daß im Bereich der zugeordneten Stirnwand des Exzenters der Exzenterwelle ein Öl-Auffangschirm vorgesehen ist.

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 Öl-Auffangschirm aufgefangen und von diesem abgeleitet wird. Die resultierende Geschwindigkeit des herausgeschleuderten Öls ist der Bewegung des am Exzenter festen Öl-Auffangschirmes entgegengerichtet. Da der Öl-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 Öl-Auffangschirm nach außen geleitet. Ein dauerndes Verbleiben von Öl in den Ringräumen wird vermieden. Die öldichtungen werden entlastet.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können bei einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit an einer Kolbenseite vorgesehenem Ringraum, der durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist, im Inneren des Kolbens in an sich bekannter 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 Kolbenumlaufrichtung 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 Öls 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 Bedarfsfall kann das durch den Kolben geleitete Öl dazu benutzt werden, den Kolben zu kühlen.

Vorteilhaft können die Wände Austrittskanten aufweisen, die auf einem Kreis um die Mittellängsachse des Kolbens liegen, und die nachlaufenden Wandungs-

flächen der Wände können im Bereich der Austrittskanten tangential zu diesem Kreis liegen, wodurch ein exaktes Abschleudern des Öls in tangentialer Richtung gegen den Öl-Auffangschirm erzielt wird.

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

Um kein Öl zu verlieren, kann der Öl-Auffangschirm an seinem entgegen der Kolbenumlaufrichtung der Exzenterwelle liegenden Ende mit einem gegen die Exzenterwelle hin abgebogenen Ansatz versehen sein. Ferner kann der Öl-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 zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart,

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

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus F i g. 1, und

F i g. 4 einen schematischen Schnitt entsprechend F i g. 3 in größerem Maßstab.

Das Gehäuse der in den F i g. 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. 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 Kolbenumlaufrichtung 22 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 24 in den vorlaufenden äußeren Ecken der Teilräume 26 münden. Die Wände 27 sind, wie insbesondere aus F i g. 4 hervorgeht, entgegen der Kolbenumlaufrichtung 22 schaufelartig gewölbt, derart, daß die Austrittskanten 28 auf einem Kreis 29 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 liegen.

An dem Exzenter 5 ist der Öl-Auffangschirm 31 befestigt (F i g. 4), der gemäß einem Kreis 32 um die Mittellängsachse 33 der Exzenterwelle 4 gewölbt ist. Der Durchmesser des Kreises 32 ist wenig kleiner als der Durchmesser des Kreises 29. An seinem entgegen der Kolbenumlaufrichtung der Exzenterwelle (entsprechend der Kolbenumlaufrichtung 22) liegenden Ende ist der Öl-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 Öls 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 Öls. ν ergibt sich als Senkrechte zu der Verbindungslinie a zum Momentenpunkt M, der gemäß F i g. 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 Öls ist der Bewegung des am Exzenter 5 festen Öl-Auffangschirmes 31 entgegengerichtet, und da der Öl-Auffangschirm 31 mit seinem vorderen Ende 36 infolge des Umstandes, daß die Exzenterwelle 4 dreimal schneller umläuft als der Kolben 6, die Linie 35 am Punkt 37 schneidet, ehe das abgeschleuderte Öl diesen Punkt 37 erreicht hat, wird das öl vom Öl-Auffangschirm 31 aufgefangen. Damit das öl nicht am Ende des Öl-Auffangschirmes 31 austritt, wird es von dem Ansatz 34 gehalten und in den Seitenteil 2 abgeführt.

Die freien Enden der Wände 27 bzw. deren nachlaufende 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 Aktionskreises (Kreis 32) des Öl-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 Öl-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 Öl-Auffangschirmes 32 soll möglichst groß sein, das vordere Ende soll aber möglichst nahe an der Wand 27 liegen, aus der das angesammelte Öl ausgeschleudert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere in Trochoidenbauart, welcher auf einem Exzenter einer Exzenterwelle drehend umläuft und in wenigstens einer Stirnwand einen im Bereich seiner Nabe nach einem Lagerraum hin offenen Ringraum aufweist, welcher zum Auffangen von öl durch Wände in einzelne Teilräume aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren, freien Enden der Wände (27) mit ihren bezüglich der Koibenumlaufrichtung (22) nachlaufenden Wandungsflächen etwa tangential entgegen der Kolbenumlaufrichtung (22) gebogen sind und daß im Bereich der zugeordneten Stirnwand des Exzenters (5) der Exzenterwelle (4) ein Öl-Auffangschirm (31) vorgesehen ist.

2. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit voneinander abgetrennten Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (19) an der einen Kolbenseite mit den Teilräumen (26) durch Bohrungen (24) in Verbindung stehen, die in den Teilräumen radial außen an den mit Bezug auf die Kolbenumlaufrichtung (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. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 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. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (27) kreisbogenförmig gewölbt sind.

5. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der am Exzenter (5) feste Öl-Auffangschirm (31) in Achsrichtung in die Lagerbohrung im Seitenteil (32) des Gehäuses der Brennkraftmaschine hineinragt.

6. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl-Auffangschirm (31) an seinem entgegen der Kolbenumlaufrichtung (22) der Exzenterwelle (4) liegenden Ende mit einem gegen die Exzenterwelle (4) hin abgebogenen Ansatz (34) versehen ist.

7. Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl-Auffangschirm (31) auf einem Kreis (32) um die Mittellängsachse (33) der Exzenterwelle (4) gewölbt ist.