DE1811916C3

DE1811916C3 - Rotary piston machine

Info

Publication number: DE1811916C3
Application number: DE19681811916
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8805 Heilbronn; Harst Heinz 7107 Neckarsulm Stephan
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG, 7107 Neckarsulm; Wankel GmbH, 8990 Lindau
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1976-11-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das einen Mantel mit mehrbogiger Innenfläche aufweist, und mit einem mehreckigen Kolben, in dessen Ecken radialbewegliche, mit einer verschleißfesten Schicht überzogene Dichtleisten eingesetzt sind, die beim Umlauf des Kolbens an der Innenfläche des Mantels entlanggleiten. Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus dem DT-Gbm 18 75810 bekannt.The invention relates to a rotary piston machine of the trochoid type with a housing which has a jacket with a multi-lobed inner surface, and with a polygonal piston in its corners radially movable, coated with a wear-resistant layer sealing strips are used, which when Slide along the circumference of the piston on the inner surface of the shell. Such a rotary piston machine is known from DT-Gbm 18 75810.

Bei derartigen Rotationskolbenmaschinen besteht ein wesentliches Problem darin, eine Materialpaarung zu finden, die einerseits einen möglichst geringen Verschleiß der Innenfläche des Gehäusemantels und der Dichtleiste erbringt und die andererseits eine ausreichende mechanische Festigkeit für diese Teile erwarten läßt. Bei bekannten Rotationskolbenmaschinen wird der Mantel aus Leichtmetall hergestellt und seine Innenfläche mit Chrom oder Nickel beschichtet, während die Dichtleiste aus Sinterkohle oder aus Gußeisen besteht (Automobiltechnische Zeitschrift »ATZ« 68/5, Mai 1966, S. 152 bzw. »ATZ« 69/9, September 1967, S. 282). Die Beschichtung der inneren Mantelfläche erfordert bei großen Stückzahlen einen erheblichen Investitionsaufwand und die Festigkeit des Leichtmetallmantels ist bei erhöhter Beanspruchung oftmals ungenügend. Dichtleisten aus Sinterkohle ergeben zwar einen sehr geringen Verschleiß der inneren Mantelfläche, sind jedoch relativ bruchempfindlich, so daß ein zuverlässiger Betrieb über einen längeren Zeitraum nicht gewährleistet ist. Es wurde auch bereits versucht, den Mantel aus Gußeisen herzustellen und die Kuppen der Dichtleisten zu verchromen (interner Stand der Technik). Diese Materialpaarung ergab jedoch unbefriedigende Verschleißwerte. In rotary piston machines of this type, there is a significant problem in a material pairing find, on the one hand, the lowest possible wear of the inner surface of the housing shell and the Provides sealing strip and on the other hand expect sufficient mechanical strength for these parts leaves. In known rotary piston machines, the jacket and its inner surface are made of light metal coated with chrome or nickel, while the sealing strip is made of sintered carbon or cast iron (Automobiltechnische Zeitschrift "ATZ" 68/5, May 1966, p. 152 or "ATZ" 69/9, September 1967, p. 282). the Coating the inner jacket surface requires a considerable investment in large numbers and the strength of the light metal jacket is often inadequate in the case of increased stress. Sealing strips Sintered carbon results in very little wear on the inner surface area, but they are relative fragile, so that reliable operation over a long period of time is not guaranteed. It Attempts have also been made to make the cast iron coat and the tips of the sealing strips Chrome plating (internal state of the art). However, this combination of materials resulted in unsatisfactory wear values.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Rotationskolbenmaschine zu schaffen, die einen geringen Verschleiß sowohl der inneren Mantelfläche als auch der Dichtleisten aufweist und die mit einem relativ geringen Aufwand hergestellt werden kann.The invention has the task of creating a rotary piston machine that has a low Has wear both the inner surface and the sealing strips and with a relative can be produced with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenfläche des Mantels aus induktiv gehärtetem Temperguß besteht und daß zumindest die an dieser Innenfläche entlanggleitende Kuppe jeder Dichtleiste mit einer galvanisch aufgebrachten Nickelschicht mit eingelagerten Partikeln aus einem harten Werkstoff versehen ist Die induktive Härtung der Innenfläche des Gehäusemantels läßt sich mit relativ geringen Investitionsaufwand und in verhältnismäßig kurzer Zeit, verglichen mit einer galvanischen Beschichtung, durchführen und die Anlagen für die Beschichtung der Dichtleisten sind naturgemäß wesentlich kleiner als die Anlagen, die bisher zur Beschichtung der inneren Mantelfläche erforderlich waren. Mit der erfindungsgemäßen Materialpaarung könnten die Verschleißwerte der inneren Mantelfläche und der Dichtleistenkuppen auf ein Minimum reduziert werden.This object is achieved according to the invention in that the inner surface of the jacket is made of inductively hardened There is malleable cast iron and that at least the dome of each sealing strip sliding along this inner surface with a galvanically applied nickel layer with embedded particles made of a hard material The inductive hardening of the inner surface of the housing jacket can be carried out with relatively little investment and in a relatively short time compared to electroplating and the systems for coating the sealing strips are naturally much smaller than that Systems that were previously required for coating the inner jacket surface. With the invention Material pairing could reduce the wear values of the inner jacket surface and the sealing strip tips can be reduced to a minimum.

Die Innenfläche des Mantels besteht vorzugsweise aus nicht entkohlend geglühtem Temperguß und ist bis in eine Tiefe vin 1 bis 1,5 mm auf *i50 bis 700 kg/mm² Vickers-Härte HV 3 gehärtet. Die Nickelschicht auf der Dichtleistenkuppe enthält Silizium-Carbid-Partikel mit einer Korngröße von überwiegend 1 μπι und darunter.The inner surface of the jacket is preferably made of malleable cast iron that has not been decarburized and is hardened to a depth of 1 to 1.5 mm to a Vickers hardness of HV 3 from ^{150 to 700 kg / mm 2.} The nickel layer on the sealing strip tip contains silicon carbide particles with a grain size of predominantly 1 μm and below.

Als Grundmaterial für die Dichtleiste kann Leichtmetall. Buntmetall (Kupfer, Messing, Bronze), Stahl oder Grauguß verwendet werden. Die Beschichtung der Dichtleistenkuppe kann dadurch erfolgen, daß auf die Kuppe zunächst eine Zinkschicht von etwa 1 μηι Dicke aufgebracht wird. Dann wird die Dichtleiste in ein galvanisches Nickel-Sulfamat-Bad eingebracht, das pro Liter Elektrolyt 80 bis 100 g Nickel, 2,5 bis 3 g Chlor, 20 bis 30 g Borsäure, 1,5 bis 2,5 g Saccharin und 90 bis 100 g Silizium-Carbid-Pulver mit einer Korngröße von überwiegend 1 μπι und darunter (Anzahl der Teilchen über 3 μπι nicht mehr als 1%) enthält. Das Nickelbad wird auf einer Temperatur von 50 bis 7O⁰C gehalten und sein pH-Wert wird auf etwa 4,5 eingestellt. Bei ruhendem Bad wird mit einer Stromdichte von 2Amp7dm² Kathodenfläche (= zu beschichtende Fläche) eine Nickel-Grundschicht von 16 bis 20 μηι Dicke abgeschieden, die eine vernachlässigbare Anzahl von Silizium-Carbid-Partikeln enthält. Dann wird das Bad in Bewegung gesetzt, um die Silizium-Carbid-Partikel im Elektrolyt zu suspendieren und gleichzeitig wird die Stromdichte auf 20 AmpVdm² erhöht, wobei Nickel und Silizium-Carbid-Partikel auf der Nickel-Grundschicht abgeschieden werden, bis eine Beschichtung von etwa 300 μπι Dicke erreicht ist. Die derart beschichtete Kuppe wird dann geschliffen und gegebenenfalls geläppt.Light metal can be used as the base material for the sealing strip. Non-ferrous metal (copper, brass, bronze), steel or gray cast iron can be used. The sealing strip tip can be coated by first applying a zinc layer approximately 1 μm thick to the tip. Then the sealing strip is placed in a galvanic nickel sulfamate bath containing 80 to 100 g of nickel, 2.5 to 3 g of chlorine, 20 to 30 g of boric acid, 1.5 to 2.5 g of saccharin and 90 to Contains 100 g of silicon carbide powder with a grain size of predominantly 1 μm and below (number of particles over 3 μm not more than 1%). The nickel bath is maintained at a temperature of 50 to 7O ⁰ C and its pH is adjusted to about 4.5. When the bath is at rest, ^{a nickel base layer of 16 to 20 μm thickness is deposited with a current density of 2Amp7dm 2} cathode surface (= surface to be coated) which contains a negligible number of silicon carbide particles. The bath is then set in motion to suspend the silicon carbide particles in the electrolyte and at the same time the current density is increased to 20 AmpVdm ² , with nickel and silicon carbide particles being deposited on the nickel base layer until a coating of about 300 μπι thickness is reached. The dome coated in this way is then ground and, if necessary, lapped.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 eine Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart in schematischer Darstellung undF i g. 1 a rotary piston machine in trochoid design in a schematic representation and

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Dichtleiste in vergrößertem Maßstab.F i g. 2 shows a cross section through a sealing strip on an enlarged scale.

Die Rotationskolben-Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse auf, deren Mantel 1 eine Innenfläche 2 in Form einer zweibogigen Epitrochoide hat. In dem Gehäuse ist eine Exzenterwelle 3 drehbar gelagert, auf deren Exzenter 4 ein dreieckiger Kolben 5 drehbar angeordnet ist. Der Kolben 5 trägt an jeder seiner Ecken radialbeweglich in Nuten eingesetzte Dichtleisten 6,The rotary piston internal combustion engine has a housing, the shell 1 of which has an inner surface 2 in the form a double-arched epitrochoid. In the housing, an eccentric shaft 3 is rotatably mounted on the Eccentric 4 a triangular piston 5 is rotatably arranged. The piston 5 carries at each of its corners sealing strips 6 inserted radially movably in grooves,

deren Kuppen 7 ständig an der inneren Mantelfläche 2 entlanggleiten.the tips 7 of which are constantly on the inner lateral surface 2 slide along.

Um den Verschleiß der innerer. Mantelfläche 2 und der Dichtleistenkuppen so gei ing wie möglich zu halten, besteht erfindungsgemäß der Mantel 1 mit seiner Innenfläche 2 aus Temperguß, wobei die Innenfläche 2 bis in eine Tiefe von 1 bis 1,5 mm auf 550 bis 700 kg/mm² Vickers-Härte HV 3 gehärtet wurde. Die Kuppe 7 jeder Dichtleiste 6 ist mit einer galvanisch aufgebrachten Nickelschicht versehen, die Silizium-Carbid-Partikel mit einer Korngröße von überwiegend 1 μΐη und darunterTo the wear and tear of the interior. To keep the outer surface 2 and the sealing strip crests as gei ing as possible, according to the invention, the inner surface 2 of the outer surface 2 is made of malleable cast iron, the inner surface 2 to a depth of 1 to 1.5 mm to 550 to 700 kg / mm ² Vickers Hardness HV 3 was hardened. The tip 7 of each sealing strip 6 is provided with a galvanically applied nickel layer, the silicon carbide particles with a grain size of predominantly 1 μm and below

enthält Diese Schicht hat eine Härte von etwa 500 bis 600 kg/mm^J.contains This layer has a hardness of about 500 to 600 kg / mm ^J.

Um einen stufenloscn Übergang der aufgebrachten Nickelschicht zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Kuppe jeder Dichtleiste vor dem Beschichten etwas zurückzusetzen, wie dies bei 8 in F i g. 2 gezeigt ist. Darauf wird die Nickelschicnt 9 mit den Silizium-Carbid-Partikeln galvanisch aufgebracht. Die Nickelschicht kann auch eine oder beide Flanken 10 der Dichtleiste 6 ganz oder teilweise bedecken.In order to achieve a smooth transition of the applied nickel layer, it is expedient to use the To set back the tip of each sealing strip a little before coating, as shown at 8 in FIG. 2 is shown. The nickel layer 9 with the silicon carbide particles is then applied by electroplating. The nickel layer can also completely or partially cover one or both flanks 10 of the sealing strip 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rotary piston machine in trochoid design with a housing that has a jacket with a multi-arc Has inner surface, and with a polygonal piston, radially movable in the corners with a wear-resistant layer coated sealing strips are used, which when the piston rotates slide along the inner surface of the jacket, characterized in that the inner surface (2) of the jacket (1) consists of inductively hardened malleable cast iron and that at least that on this Inside surface (2) sliding dome (7) of each sealing strip (6) with a galvanically applied Nickel layer (9) is provided with embedded particles made of a hard material.

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the inner surface (2) of the jacket (1) consists of non-decarburizing annealed malleable cast iron and to a depth of 1 to 1.5 mm to 550 to 700 kg / mm ² Vickers hardness HV 3 is hardened and that the nickel layer (9) contains silicon carbide particles with a grain size of predominantly 1 μΐπ and below.

3. Rotary piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the base material the sealing strip light metal, non-ferrous metal, steel or gray cast iron is used.

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