DE1551152A1

DE1551152A1 - Dichtung fuer Drehkolben-Motoren

Info

Publication number: DE1551152A1
Application number: DE19661551152
Authority: DE
Inventors: Tesuo Fujiyama; Sunao Osakada
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1965-09-22
Filing date: 1966-09-15
Publication date: 1970-02-05
Also published as: DE1551152C3; US3309011A; GB1145900A

Description

Die Erfindung betrifft eine ringförmige Stirndichtung für den Drehkolben eines Drehkolbenmotorso Im allgemeinen weisen Drehkolbenmotoren ein Gehäuse aus axial im Abstand und parallel zueinander angeordneten Stirnwänden auf, deren sich gegenüberliegende Oberflächen eben sind, sowie ein ringförmiges Gehäuse mit einer epitrochoidalen inneren Umfangswand mit zwei oder mehr Vorsprüngen, durch die die Wände miteinander verbunden' werden, so daß ein Hohlraum zwischen diesen gebildet wird· In dem Hohlraum ist an einem zylindrischen Teil einer Welle ein Drehkolben gelagert, wobei die Welle koaxial zu dem Hohlraum verläuft und in Lagern in den Stirnwänden gelagert ist. Der Kolben weist ebenfalls Stirnflächen auf, die benachbart zu der inneren ebenen Oberfläche der Stirnwände vorliegen, und besitzt im allgemeinen eine dreieckige Form, wobei Dichtkanten für eine Diohtung zwischen der epitrochoidalen Wand des ringförmigen Gehäuses und dem Kolben sorgen unter Ausbilden einer Mehrzahl Arbeitskammern zwischen dem Gehäuse und dem Kolben, deren Volumen bei der Plansbenbewegung des Kolbens sich verändert· Die Stirnflächen des Kolbens sind gewöhnlich mit ringförmigen Ausnehmungen versehen, in denen Dichtungen angeordnet sind, um so ein iecken des Schmier- und/oder Kühlöle oder des Arbeit«mittels

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längs der Stirnflächen des Kolbens zu verhindern. Um eine möglichst große Abdichtung dieeer ringförmigen Dichtungen mit den inneren Oberflächen der Stirnwände sicherzustellen, werden die Dichtungen durch Federn oder dgl. axial nach außen gedrückt. Bei dieser Art Dichtungsaufbau wirken die Federn nur axial in Richtung nach außen und bringen die Dichtungen in dichte Berührung mit den inneren Flächen der Stirnwände, wobei aber ein nicht ausreichend wirksames Abdichten mit den Seitenwänden der ringförmigen Ausnehmung des Kolbens, in denen die Dichtungen eingesetzt sind, eintritt. Um ausreichende Dichtungen zwischen den Seitenwänden der ringförmigen Ausnehmungen und der radial ™ gerichteten Oberfläche der Dichtungen zu erzielen, ist nach dem Stande der Technik ein Hilfsdichtungsring zur Abdichtung zwischen den Seitenwänden der ringförmigen Ausnehmungen und den radialen Oberflächen des Dichtungsringes angeordnet worden· Dieser Hilfsdichtungsring bedingt jedoch eine erhebliche Reibung, die auf die Dichtungen in den ringförmigen Ausnehmungen der überflächen des Kolbens ausgeübt wird, und diese Reibung behindert empfindliche axiale, geringfügige Bewegungen der Dichtungen, verursacht durch die axiale- Vibration des Drehkolbenso Hierdurch ergibt sich eine schlechte Abdichtung zwischen den Flächen des Kolbens und den benachbarten inneren Oberflächen der Stirnwand.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung besteht somit darin, eine einfache und dauerhafte Dichtungsanordnung für Drehkolben von Drehkolbenmotoren zu schaffen, durch die sich eine verbesserte Abdichtung gegenüber dem Strömungsmittel und Schmier- und Kühlöl zwischen den Stirnflächen dee Kolbens und den inneren Oberflächen der Gehäusewände ergibt·

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine sowohl in radialer als auch in axialer Richtung gegenüber der inneren Oberfläche der Gehäusewand als auch gegenüber der radialen Seitenwand der geringförmigen Ausnehmung der Kolbenoberfläche wirksam Abdich- ■ tung zu schaffen,

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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß wenigstens eine ringförmige Ausnehmung an jeder Stirnfläche des Drehkolbene vorgesehen ist, daß in der ringförmigen Ausnehmung eine axial elastische, ringförmige Dichtung axial gleitbar mit einer axial äußeren Dichtungsspitze, die im abdichtenden Eingriff mit der benachbarten Gehäueewand steht, angeordnet ist, und daß eine ringförmige Dichtung im dichtenden Eingriff mit der radialen Wand der ringförmigen Ausnehmung und dem axial inneren Ende der ringförmigen Dichtung sowie eine Feder für das Drücken der Dichtung und der ringförmigen -Uichtung in axialer dichtung nach außen vorgesehen sind.

Mn weiteree Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die ringförmige Dichtung im Querschnitt praktisch V-förmig ist und einen axial äußeren ringförmigen Schenkel für den dichtenden Eingriff mit der Wand und ein axial inneres Basisteil aufweist.

Die Dichtung wird radial und elastisch gegen eine der radialen Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung gedrückt und axial in einen dichtenden Eingriff mit der ringförmigen Dichtung durch ein axial nach außen erfolgendes Drücken durch die Feder gebracht.

Sie ringförmige Dichtung weist eine axial innere kegelförmige Wand auf, die axial nach innen und teilweise radial gerichtet ist, daß die Seitendichtung mit der kegelförmigen Wand der ringförmigen Dichtung und der radial ausgerichteten Seitenwand der ringförmigen Ausnehmung ausgerichtet ist, so daß ein automatisch abdichtender Eingriff mit der ringförmigen Dichtung der ringförmigen Ausnehmung der Seitenwand erfolgt und die ringförmige Dichtung in Hichtung auf die Wand durch axiales Zusammendrücken vermittels der Feder gedrückt wird.

Der ringförmige Sitzteil ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen der Seitendichtung und der Federanordnung angeordent, das Sitzteil eine axial nach außen und teilweise

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radial gerichtete kegelförmige Wand aufweist, durch die die Seitendichtung axial und teilweise radial durch das axiale zusammendrücken bedingt durch die Feder gedrückt wird.

Schließlich besteht ein Merkmal der Erfindung darin,*daß die Seitendichtung und die ringförmige Dichtung getrennt durch Federn so unter Druck gesetzt werden, daß sich eine Verbesserung des abdichtenden Eingriffs jeder der Dichtungselemente mit dem benachbarten Bauteil ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen erläutert. Dabei zeigtt

Fig, 1 einen schematischen Querschnitt eines Drehkolbenmotor gemäß der Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen querschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt längs der

Linie 3-3 nach Fig. 1 und
Fig. 4+5 vergrößerte Ansichten abgewandelter Ausführungsformen im Schnitt ähnlich Fig. 3·

Nach den Fig. 1 und 2 weist der Drehkolbenmotor ein Gehäuse, bestehend aus axial im Abstand zueinander angeordneten Stirnwänden 1 und 2 mit ebenen inneren Oberflächen auf, sowie eine ringförmige Mittelwand 3, die zwischen den Wänden angeordnet ist und dieselben verbindet, und zwar unter Bildung eines Hohlräume. Die innere Oberfläche 4 der ringförmigen Mittelwand 3 weist vorzugsweise ein Profil mit mehreren VorSprüngen im querschnitt auf, das.im wesentlichen eine Epitrochoide darstellt. Eine Welle 5 ist koaxial zu dem Hohlraum des Gehäuses angeordnet und ist in Lagern in den Wänden 1 und 2 gelagert· In dem Gehäuse ist exzentrisch angeordnet und an einem exzentrischen i'eil 6 der Welle 5 ein im wesentlichen dreieckigeer Drehkolben 7 ange— ordnet. Dichtkanten 8 sorgen für eine kontinuierliche Abdichtung mit der inneren Überfläche 4 der mittleren Wand. Die gegenüberliegenden Seiten des Drehkolbens sind ebenfalle ebene Flächen mit seitlichen Dichtungsstreifen 9» die sich zwischen

den Dichtkanten 8 erstrecken und eine Dichtung gegenüber den Wänden 1 und 2 bewirken. Hierdurch ergibt sich zusammen mit den Dichtkanten 8 eine Mehrzahl an Arbeitskammern 10, deren Volumen sich ändert, sobald der Drehkolben 7 eine planete-nförmige Umlaufbahn im Inneren und relativ zu dem Gehäuse ausführt· Bei Umlauf des Kolbens 7 und der Volumenveränderung der Arbeitskammern 10 werden die einzelnen Arbeitsgänge des Ansaugens, Komprimierens, Verbrennena und Ausstoßen der Verbrennungsgase durchgeführt. Das Ansaugen des Gases und Ausstoßen des Verbrennungsproduktes wird mittels herkömmlicher Einlaß- und Auslaßöffnungen durchgeführt (jnicht gezeigt), in dem Drehkolben ist koaxial in einer axialen Öffnung oder Vertiefung desselben ™ ein Zahnrad 11 mit innenzahnung angeordnet, das in ein rad 12 mit Außenzahnung eingreift, das koaxial zu der Welle 5 angeordnet, sowie an einer der Wände befestigt ist, wodurch eine relative Bewegung des Drehkolbens gegenüber dem Gehäuse aufrechterhalten wird,

Kadial in dichtung nach innen und im Abstand von den Dichtungsstreifen 9 ist sich axial nach außen öffnend an jeder der Stirnflächen des Kolbens 7 eine ringförmige Ausnehmung 13 vorgesehen, in der die erfindungsgemäßen Dichtungen angeordnet sind. Wie im vergrößerten Maßstab in der Fig. 3 gezeigt, ist die ringförmige Dichtung 14 im Querschnitt praktisch V-förmig, Die Dichtung 14-weist einen sich axial nach außen erstreckenden ringförmigen Schenkel 15 auf, der radial nach innen verläuft und vorzugsweise eine spitz zulaufende Dichtungskante 16 an dem radial inneren ünde aufweist. Gegenüberliegend zu dem ringförmigen Schenkel 16 und radial nach innen verlaufend, liegt ein axial inneres Basisteil 17 vor, das zusammen mit dem ringförmigen Schenkel 15 eine axial flexible Dichtung 14 ergibt. Hierdurch wird eine Dichtungsberührung der Kante 16 mit der inneren Oberfläche der Wand erzielt. Benachbart zu der Dichtung 14 und axial innerhalb derselben liegt in der Ausnehmung 13 eine ringförmige Dichtung 18, die durch die Feder 19 in radialer Kichtung nach außen gedrückt wird, so daß eine Abdichtung an der radial nach _r

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innen gerichteten ν»and 20 der Ausnehmung 13 entsteht· Die Dichtung 18 besteht aus einer wärmebeständigen Gummi oder dgl·, der gegenüber Schmiermitteln und Brennstoffgas widerstandsfähig ist, so daß sich eine dauerhafte Dichtung auch bei hohen Betriebstemperaturen ergibt.

In der Ausnehmung 13 und an den axial inneren Enden des Basisteils 17 und der Dichtung 18 ist ein ringförmiges Sitzteil 21, auf das eine Feder 22 wirkt, angeordnet, so daß die Dichtung 14 und die Dichtung 18 in axialer Kichtung nach außen gedrückt werden.

Eine kontinuierliche Dichtung der &ante oder Spitze 16 wird durch die elastische Wirkung der Dichtung 14, der Dichtung 18 und der Feder 22 aufrechterhalten, die zusammen in axialer dichtung wirken und die Spitze 16 an die innere Überfläche der Wand drücken. Diese elastische Wirkung in axialer dichtung führt zu einem kräftigen elastischen Anliegen der Dichtung 18 an den axial gegenüberliegenden Stirnflächen mit den-benachbarten Oberflächen der Dichtung 14 und des Sitzteiles 21, Durch diese Einwirkung tritt eine axiale Belastung in der elastischen Dichtung

18 auf, die diese Dichtung unter weiterem Kecken derselben, zusammen mit der Wirkung der Feder 19 in radialer itichtung nach außen drückt, wodurch der elastische Dichtungseingriff der Dichtung 18 mit der Wand 20 der Ausnehmung 13 verbessert wird.

Die Spitze 16 wird vorzugsweise aus einem härteren und abriebfesteren Material zwecks "Verbessern einer dauerhaften Dichtung ausgeführt· Ein allmähliches Aufheben der radialen und axialen festen Dichtungsberührung der Dichtung 18, wie sie durch allgemeine Verschlechterung der Elastizität der Dichtung bewirkt wird, als Ursache der hohen Arbeitstemperatur und dem wiederholten Inberührungkommen mit den Brennstoffen, Schmiermitteln und Kühlmitteln wird durch den elastischen üeckeffekt der Federn

19 und 22 mit der axialen Flexibilität der Dichtung 14 kompensiert.

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Die Pig» 4 zeigt eine unterschiedliche Dichtungsanordnung, bei · der die Dichtung 14 eine konische hintere Wand 23 aufweist, die in axialer Kichtung nach innen an dem inneren Basisteil 17 so ausgerichtet ist, daß sich hierdurch eine radial nach außen gerichtete V-Form im yuerschnittsansicht zwischen der Dichtung und dem Sitzteil 21 ergibt. Hierbei weist die Dichtung 24 keine Feder auf. Die Dichtung 24 steht vielmehr unter der Einwirkung der Feder 22 und des Sitζteils 21 und liegt axial an der konischen Wand 23 des inneren Basisteils 17 an, wodurch sich eine Druckeinwirkung auf die Dichtung 24 unter wirksamen Kecken dieser Dichtung 24 in radialer dichtung nach außen ergibt. Die Vektorsumme dieser Kräfte hält den Dichtungseingriff der Dichtung 24 mit der konischen Viand 23 und der Wand der Ausnehmung aufrecht.

Die Fig. 5 entspricht der Fig. 4 mit der Ausnahme, daß die Dichtung 14 und das Sitzteil 21 getrennt durch die Federn 25, 26 unter Druck gehalten werden, so daß die Dichtung 14 und die Dichtung 24 unabhängig voneinander in axialer dichtung nach außen gedrückt werden, wodurch die Dichtung 14 elastisch in Bezug auf axiale Vibration und Schlageinwirkung des Kolbene 7 ist. Auch die auf die Dichtung 24 in der Dichtungsrichtung einwirkende Druckkraft wird durch einfache Auswahl der Federn 25 in Abhängigkeit von den für die Dichtung 24 angewandten Materialien verändert", so daß sieh ein entsprechender Abgleich der abdichtenden Berührungskraft derselben mit der Dichtungsspitze 16 der Dichtung 14 ergibt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine typische Ausführungaform der Dichtung 24, die im Querschnitt trigonal ist, und deren trihedral« Flächen die Dichtung bewirken.

Die .hrfindun.; ist jedoch nicht auf diese spezifische Ausführungsform beschränkt, Bondern es sind auch andere Formen möglich. Obgleich die Dichtungen 18, 24 in den zeichnungen in

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gummiartiger Beschaffenheit wiedergegeben sind, ist der Erfindungsgegenstand nicht auf Dichtungen aus Gummi oder ähnlichen Materialien beschränkt. Auch bei Verwendung von Dichtungen aus Metall ergibt sich ein leckfreies Ausdehnen der Verbindungsstelle (nicht gezeigt), um so die in Umfangsrichtung* erfolgende Ausdehnung zu ermöglichen.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ergibt sich eine Veränderung der dichtung der auf die Dichtung einwirkenden Kraft durch Anordnen einer axial und radial nach außen gerichteten kegelför- ψ migen Wand 27 an dem axial äußeren Ende des Sitzteils 21, so daß die auf die Dichtung 24 einwirkende resultierende Kraft die Dichtung gegen die Wand der Ausnehmung 13 erhöht·

Ein Lecken des Schmiermittel- und Kühlöle in radialer Kichtung nach außen längs der Stirnwand wird durch die Dichtungsspitze 16 und ein Lecken längs der Wand der ringförmigen Ausnehmung 13 wird durch die Dichtung 18 bzw. 24 verhindert.

Durch die Dichtung 9 hindurchtretendes Arbeitsmittel wird ebenfalls durch die Dichtungekante 16 und die Dichtung 18, 24 aufgehalten·

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

asasss========

1« ringförmige Stirndichtung für den Drehkolben eines Drehkolbenmotor s, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine ringförmige Ausnehmung (13) an jeder Stirnfläche des Drehkolbens (7) vorgesehen ist, daß in der ringförmigen Ausnehmung (13) eine axial elastische, ringförmige Dichtung (14) λ axial gleifbar mit einer axial äußeren Dichtungsspitze (16), die im abdichtenden Eingriff mit der benachbarten Gehäusewand (1, 2) steht, angeordnet ist, und daß eine ringförmige Dichtung (18) im dichtenden Eingriff mit der radialen Wand der ringförmigen Ausnehmung (13) und dem axial inneren Ende der ringförmigen Dichtung (14J> sowie eine Feder (22) für das Drücken der Dichtung (18) und der ringförmigen Dichtung (14) in axialer Richtung nach außen vorgesehen sind.

2β Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (H) im querschnitt praktisch V-förmig ist und einen axial äußeren ringförmigen Schenkel (15) für den dichtenden Eingriff mit der Wand (1?. 2) und ein axial ( inneres Basisteil (17) aufweist.

3β Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (18) radial und elastisch gegen eine der radialen Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung (13) gedrückt und axial in einen dichtenden Eingriff mit der ringförmigen Dichtung (H) durch ein axial nach außen erfolgendes Drücken durch die Feder (22) gebracht wird.

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4· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (14) eine axial innere kegelförmige Wand (23; aufweist, die axial nach innen und teilweise radial nach außen gerichtet ist, daß die Dichtung (24) mit der kegelförmigen Wand (23) der ringförmigen Dichtung (14) und der radial ausgerichteten Seitenwand (20) der ringförmigen Ausnehmung (13) ausgerichtet ist, so daß ein automatisch abdichtender Eingriff mit der ringförmigen Dichtung (14) der ringförmigen Ausnehmung der Seitenwand (20) erfolgt und die ringförmige Dichtung (14; in Richtung auf die Wand (1, 2) W durch axiales Zusammendrücken vermittels der Feder (.22) gedrückt wird.

5. Dichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß din ringförmiges Sitzteil (21 j zwischen der Dichtung (24; und der Federanordnung (22) angeordnet ist, das Sitzteil (21; eine axial nach außen und teilweise radial gerichtete kegelförmige Wand (27) aufweist, durch die die Dichtung (24) axial und teilweise radial durch das axiale Zusammendrücken bedingt durch die Feder (22; gedrückt wird.

6. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die . Dichtung (24; und die ringförmige Dichtung (14) getrennt durch Federn (25, 26; so unter Druck gesetzt werden, daß sich eine Verbesserung des abdichtenden Eingriffs jeder der Dichtungselemente mit dem benachbarten Bauteil ergibt·

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