DE2057479C3 - Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit flüssigkeitsgekühltem Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem mehreckigen, flüssigkeitsgckühlten Kolben, der eine äußere Umfangswand, eine als Nabe dienende innere Umfangswand und Seitenwände aufweist und im Bereich der Kolbenecken mit Hohlräumen versehen ist. die mit einer ununterbrochenen, radial nach innen zu offenen Nut in Verbindung stehen und von Kühlflüssigkeit durchströmt sind.

Bei einer bekannten Maschine (DT-OS 14 51 756) ist die ununterbrochene Nut in der Quermittelebene des Kolbens angeordnet, und sie dient dazu, ein zur Kühlung des Kolbens dienendes Kraftstoff-Luft-Gemisch, das durch axiale Bohrungen in dem den Kolben tragenden Exzenter zugeführt wurde, in die Hohlräume des Kolbens weiterzuleiten. Diese Ausführung ist für flüssigkeitsgekühlle Kolben nicht geeignet, da ein Transport der Kühlflüssigkeit durch die Kolbenhohlräume unter der Wirkung der in wechselnden Richtungen auftretenden Fliehkräfte nicht möglich ist. Außerdem wird der Bereich des Kolbens, in welchem die Axialdichtungen angeordnet sind, überhaupt nicht gekühlt, was zur Folge hat. daß diese Dichtungen im Betrieb einer starken Erwärmung ausgesetzt sind und dadurch in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine obengenannter An einen Kolben zu schaffen, der mit einer geringen Kühlflüssigkeitsmenge und im wesentlichen nur im Bereich der Radial- und Axialdichtungen gekühlt wird, der einen solchen Aufbau aufweist, daß der Kühlmiueltransport durch den Kolben unabhängig von der Kolbendrehrichtung durch die in wechselnden Richtungen auftretenden Fliehkräfte erfolgt und der einfach in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäli dadurch gelöst, daß die Nut im Bereich der einen Kolbenseitenwand im wesentlichen parallel zur Kolbenkontur verläuft, daß sich die Kolbenhohlräume zur anderen KoI-benseiienwand hin radial nach außen erweitern und im Bereich dieser anderen Kolbenseilenwand jeweils mit einer radial nach innen zu offenen sektorförmigen Nut in Verbindung stehen, die durch symmetrisch /wischen benachbarten Kolbenecken angeordnete, radial nach innen sich erstreckende Stege von den benachbarten sektorförmigen Nuten getrennt ist.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die in üblicher Weise durch einen Kanal in der Exzenterwelle /ugeführte und in die ununterbrochene Nut auf der einen Kolbenseite eingespritzte Kühlflüssigkeit mit großer Geschwindigkeit in dieser ununterbrochenen Nut in Umfangsrichtung strömt und dabei die benachbarte Kolbenseitenwand sowie die an deren Außenseite angebrachten Seitendichtungen kühlt. Im Bereich der Kolbenecken wird ein Großteil dieses umlaufenden Kühlflüssigkeitsfilms axial durch die radial nach außen sich erweiternden Hohlräume auf die andere Kolbenseite gefördert, auf der die Flüssigkeit in die sektorförmigen Nuten gelangt, in diesen wieder in der Drehrichtung des Kolbens weiterströmt und durch die radial nach innen verlaufenden Stege an den Enden der sektorförmigen Nuten radial nach innen und durch eine entsprechende Öffnung im Gehäuse abgeführt wird. Durch diese Kühlflüssigkeitsführung ist eine ausreichende Kolbenkühlung mit einer geringen Kühlflüssigkeitsmenge erreichbar. Dadurch, daß auf der einen Kolbenseite eine umlaufende Ringnut und auf der anderen Seite symmetrisch zu den Kolbenecken angeordnete sektorförmige Nuten vorgesehen sind, ist die Kühlflüssigkeitsströmung durch den Kolben von der Drehrichlung des Kolbens unabhängig. Die großen Hohlräume nur in den Kolbcnecken vereinfachen die Herstellung und ermöglichen große Verbindungsquerschnille für die Sandkerne, die für die Herstellung der Nuten auf beiden Seiten des Kolbens erforderlich sind. Die Herstellung wird noch weiter vereinfacht, wenn die sektorförmigen Nuten von entsprechenden Erweiterungen der Kolbenhohlräume in Umfangsrichtung gebildet werden.

Die sektorförmigen Nuten können radial nach innen zu von einem das Hohlrad des Kolbengetriebes bildenden oder tragenden Ring abgedeckt sein, der an den Enden der Nuten radiale Durchbrüche aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit aus den sektorförmigen Nuten radial nach innen zu austreten kann.

Die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu der ununterbrochenen Nut erfolgt vorzugsweise durch einen in der Exzenterwelle angeordneten Zuflußkanal, der in der

Ebene der ununterbrochenen Nut in einem Bereich der Außenfläche der Exzenterwelle oder des Exzenters mündet, der der Wellendrehachse in bezug auf den Mittelpunkt des Exzenters diametral gegenüberliegt. In diese ununterbrochene Nut tritt auch das auf dieser Seite aus dem Kolbenlager austretende Lecköl ein. Das »uf der anderen Seite des Kohlenlagers austretende Lecköl kann in die sektorförmigen Nuten gelungen und dabei den Bereich kühlen, der durch die die Kolbenliohlräume durchströmende Kühlflüssigkeit nicht erfaßt wird.

Ein Äüsführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine,

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie 2-2 in Fig.! und

F i g. 3 einen Querschnitt gemäß Linie 3-3 in F i g. 1.

Der Kolben 1 in F i g. 1 besteht i.js einer äußeren L/mfangswand 2, einer als Nabe dienenden inneren Umfangswand 3 und Seitenvvänden 4 und 5. Im Bereich der Kolbenecken 6, die mit Nuten 7 zur Aufnahme von nicht gezeigten Radialdichtungen versehen sind, hat der Kolben 1 Hohlräume 8a, Sb, 8c, die auf der der Kolbenseilenwand 4 zugewandten Seite von einer ununterbrochenen Nut 9 ausgehen, die im wesentlichen parallel zur Kolbenkontur 10 verläuft und radial nach innen zu offen ist. Die Hohlräume 8a, Sb, Sc erweitern sich zur anderen Koibenseitenwand 5 hin radial nach außen, so daß eine schräge Außenfläche 11 entsteht. Im Bereich dieser anderen Kolbenseitenwand 5 steht jeder Kolbenhohlraum Sa, Sb, Sc mit einer radial nach innen zu offenen sektorförmigen Nut 12 in Verbindung, die im Ausführungsbeispiel durch eine entsprechende Er-Weiterung des Kolbenhohlraums in Umfangsrichtung gebildet wird.

Die sektorförmigen Nuten 12 bzw. die Kolbenhohlräume 8a, Hb. 8c sind auf dieser Seite des Kolbens durch radial nach innen verlaufende, symmetrisch zwischen benachbarten Kolbenecken angeordneten Stege 13 voneinander getrennt. Im Ausführungsbeispiel sind die sektorförmigen Nuten 12 bzw. die Kolbenhohlräumc Ba, Sb, Sc radial nach innen zu von dem am Kolben I befestigten Hohlrad 14 des Kolbengetriebes abgedeckt, das an den Enden der Nuten 12 bzw. der Kolbenhohlräume 8a, Sh, Sc mit radialen Durchbrüchen 14a und 14i> versehen sind.

Der Kolben 1 ist mit seiner Nabe 3 drehbar auf dem Exzenter 15 einer Exzenterwelle 16 unter Zwischenschaltung einer Lagerbüchse 17 gelagert. Der das Hohlrad bildende Ring 14 steht mit einem feststehenden, am nicht gezeigten Gehäuseseilenteil befestigten Ritzel 18 in Eingriff, wodurch ein Dreh/ahlverhältnis von 1 : 3 zwischen dem Kolben 1 und der Exzenterwelle 16 aufrechterhalten wird. In der Exzenterwelle 16 ist eine Längsbohrung 19 angeordnet, von der eine Querbohrung 20 zu dem Kolbenlager 17 führt. Eine weitere Querbohrung 21 mündet in der Außenfläche des Exzenters 15 außerhalb des Ko'benlagers 17 an einer Stelle 22, die der Wellendrehachse 23 in bezug auf den Exzentermittelpunki 24 diametral gegenüberliegt. Die durch die Bohrung 19 zugeführte Schmier- und Kühlflüssigkeit tritt an der Mündung 22 der Querbohrung 21 aus und wird in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise gegen die Außenwand der ununterbrochenen Nut 9 gespritzt. Durch die auf den Kolben 1 wirkenden Fliehkräfte, die als Vektoren von einem mit der Exzenterwellendrehzahl umlaufenden, außerhalb des Kolbens 1 liegenden Pol P aufgefaßt werden können, werden die Flüssigkeitsteilchen mit großer Geschwindigkeit in der Drehrichtung D des Kolbens und der Exzenterweile entlang der Außenfläche der Nut 9 bewegt. Sobald die Flüssigkeitsteilchen in den Bereich eines der Hohlräume 8a, 8b, 8c gelangen, werden sie durch die schräge Außenfläche 11 des beireffenden Hohlraumes auf die andere Seite des Kolbens befördert, und sie sammeln sich im voreilenden Bereich dieses Hohlraums, von wo aus sie radial nach innen durch die Durchbrüche 14a abgeführt werden, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist. Da die Exzenterwelle 16 dreimal so schnell umläuft wie der Kolben 1, bestreicht der aus der Bohrung 21 austretende Flüssigkeitsstrahl die gesamte Nut 9, so daß eine wirksame Kühlung der diese Nut begrenzenden Wandteile des Kolbens, insbesondere der Kolbenseitenwand 4, erzielt wird. Der nacheilende Bereich der Hohlräume 8a, 86, 8c auf der der Kolbenseitenwand 5 zugewandten Seite wird durch die von der Nut 9 herkommenden Flüssigkeit nur wenig bestrichen.

F-ine ausreichende Kühlung auch dieses Bereichs wird dadurch erreicht, daß das Lecköl aus dem Kolbenlager 17 auf dieser Seite durch die Durch- rüche 146 in die sektorförmigen Nuten 12 bzw. die Hohlraumerweiterungen gelangt, wie dies in F i g. 3 für den Hohlraum 8a gezeigt ist. Das auf der anderen Seite des Kolbenlagers 17 austretende Lecköl kann in die ununterbrochene Nut 9 eintreten.

Die Kühl- und Schmierflüssigkeit ist in den Zeichnungen durch die Punkte dargestellt.

Wenn der Kolben 1 in der umgekehrten Drehrichtung umläuft, sirömt auch die Kühlflüssigkeil in umgekehrter Richtung durch die Nut 9, und sie wird nach Durchströmen der Kolbenhohlräume 8a, Sb, Sc auf der der Seitenwand 5 zugewandten Seite durch die Di'.rchbrüche \4b radial nach innen zu abgeführt. Es ist ersichtlich, daß die Kühlwirkung von der Drehrichlung des Kolbens unabhängig ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauan mit einem .mehreckigen, flüssigkeitsgekühlten Kolben, der eine äußere Umfan_feswand. eine als Nabe dienende innere Unifangswand und Seitenwändc aufweist und im Bereich der Kolbenecken mit Hohlräumen versehen ist, die mit einer ununterbrochenen, radial nach innen zu offenen Nut in Verbindung stehen und von Kühlflüssigkeit durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (9) im Bereich der einen Kolbenseitenwand (4) im wesentlichen parallel zur Kolbenkontur verläuft, daß sich die Kolbenhohlräume (8a. %b, 8c) zur anderen Kolbenseitenwand (5) hin radial nach außen erweitern und >m Bereich dieser anderen Kolbenseitenwand (5) jeweils mit einer radial nach innen zu offenen sektorförmigen Nut (12) in Verbindung stehen, die durch symmetrisch zwischen benachbarten Kolbenecken (6) angeordnete, radial nach innen sich erstreckende Stege (13) von den benachbarten sektorförmigen Nuten (12) getrennt ist.

2. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Nuten (12) von Erweiterungen der Kolbenhohlräume (8a, Sb, 8c) in Umfangsrichtung gebildet sind.

3. Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Nuten (12) radial nach innen zu von einem das Hohlrad des Kolbengetriebes bildenden oder tragenden Ring (14) abgedeckt sind, der an den Enden der Nuten (12) radiale Durchbrüche (14a, 146) aufweist.

4. Kreiskolbcn-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Exzenterwelle (16) in bekannter Weise ein Kühlflüssigkeitszuflußkanal (19, 21) angeordnet ist. der in der Ebene der ununterbrochenen Nut (9) in einem Bereich der Außenfläche des Exzenters (15) oder der Exzenterwelle (16) mündet, der der Wellendrehachse (23) in bezug auf den Mittelpunkt (24) des Exzenters (15) diametral gegenüberliegt.

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