DE2244004A1 - Oelringanordnung fuer eine drehkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Oelringanordnung fuer eine drehkolbenbrennkraftmaschineInfo
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Description
βΟΟΟ München 60,
6. SEP. 1972
RAMSEY CORPORATION, Manchester and Weidmen Roads,
Manchester, Missouri/ V. St. A.
Unser Zeichen: R 78Ο
ölringanordnung für eine Drehkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungen von Brennkraftmaschinen und insbesondere auf eine ölringanordnung für den Drehkolben einer
Drehkolben-Brennkraftmaschine.
Drehk'olben-Brennkraftmaschinen sind an sich bekannt und unter
anderem gehört zu den Drehkolbenmaschinen der Wankelmotor, bei dem ein Drehkolben mit einem dreiseitigen Umfang verwendet wird,
der in einer mit Auswölbungen versehenen kammer angeordnet ist. Der Drehkolben weist einen hohlen Mittelabschnitt auf, durch den
hindurch Schmieröl geleitet wird. Die Arbeitskammern sind zwischen dem Umfang des Drehkolbens und der inneren Oberfläche der
Kammer angeordnet. Es ist deshalb wünschenswert, eine Strömung von Schmiermittelöl von der Mitte des Drehkolbens nach außen in
die Kammern hinein zu verhindern. Es ist bereits bekannt, zur Verhinderung dieser ölströmung eine Ringnut in'der Seitenwandung
des Drehkolbens zwischen seinen inneren und äußeren Umfangen vorzusehen.
Diese Ringnut weist eine öldichtung auf, die axial nach außen in Anlage gegen die Endplatten des Gehäuses gedrückt ist.
Die bekannten Dichtungen weisen lediglich ein Dichtungsglied und eine Federanordnung auf, die in den Nuten angeordnet sind>
wobei die Feder das Dichtungsglied nach außen drückt. Dieser Aufbau
hat den Zusammenbau der Brennkraftmaschine schwierig gemacht, da
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die Teile in die Nut einzeln eingebaut werden müssen. Ferner
wird hierdurch der Einbau des Drehkolbens in die Kammer erschwert und zwar insbesondere deshalb, weil die Feder dauern die Dichtung aus der Nut herausdrückt. Die Dichtung muß in der Nut in
gewisser Weise vor dem Einbau der Endwandungen, die die Drehkolbenkammer einschließen, gehalten werden.
Durch die Zentrifugalkraft, die durch den sich bewegenden Drehkolben erzeugt werden, haben die auf das öl einwirkenden Kräfte
die Neigung, dieses radial nach außen und in die Kammern hinein zu drücken. Dies hat zu einer Erschwerung des Leckproblems geführt,
das bei den bekannten Brennkraftmaschinen auftritt.
Da die mittlere öffnung im Drehkolben1 Schmieröl enthalten kann,
wjenn die Brennkraftmaschine stillsteht, ist es wünschenswert,
daß die öldichtung nicht nur Betriebsdichtungseigenschaften oder
dynamische Dichtungseigenschaften aufweist sondern auch statische Dichtungseigenschaften. Diese wurden bisher dadurch erzielt, daß
eine O-Ringdichtung zwischen einem Teil des Dichtungsringes und einer Seitenwand der Nute vorgesehen war. Diese zweite Dichtung
behindert die axiale Bewegung des Ringes in der Nute.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Dichtungen
ausgeschaltet und es wird eine neue öldichtung für Drehkolben-Brennkraftmaschinen
geschaffen. ,
Die Dichtung weist einen Gehäusering mit J-förmigem Querschnitt auf, der in die Nute im Drehkolben einsetzbar ist. Ein Dichtungsglied wird in diesem Gehäusering aufgenommen und wird in diesem
Ring durch einen radialen Vorsprung gehalten j der sich bis zu
einer Stelle über eine nach innen umgebogene Lippe des Gehäuseringes hinweg erstreckt, um so eine Halterungsoberfläche zwischen
dem Vorsprung und dem Gehäusering auszubilden, die ein Heraustreten
des Dichtungsgliedes aus dem Gehäusering verhindert. Das Dichtungsglied weist eine radial sich erstreckende axiale End-
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wandung auf, die an wenigstens einem Abschnitt ihrer Oberfläche genutet ist. Jede Nute erstreckt sich unter einem Winkel zu einer
radialen Linie, die die Dichtungsmitte schneidet, um ein gerichtetes Pumpen zu erzeugen. Ein Federglied ist in dem Gehäusering
innerhalb des Dichtungsringes eingesetzt, um axial den Dichtungsring gegenüber dem Gehäuse vorzuspannen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nuten in der
Dichtungsoberfläche doppelt abgewinkelt, d. h. daß sich eine Nute unter einem anderen Winkel gegenüber den Nuten zu beiden
Seiten dieser Nute erstreckt und zwar derart, daß ein Richtungspumpen erzielt wird, unabhängig von der Seite des Drehkolbens,
in die die Dichtung eingesetzt ist.
Xn einer weiteren abgeänderten Ausführungsform weist die Nutung
ein Fischgrätenmuster auf, wobei jede Nute in zwei Richtungen verläuft.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen neuen Typ einer öldichtung
für Drehkolben-Brennkraftmaschinen zu schaffen.
Ein Hauptziel der Erfindung ist es, eine ölabdichtung für Drehkolben-Brennkraftmaschinen
zu schaffen, die eine genutete·Dichtungsoberfläche
hat.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine öldichtung für
Drehkolbenmaschinen zu schaffen, bei der die Dichtung nach innen pumpt. .
Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine hülsenartig aufgebaute
ölabdichtung für Drehkolben-Brennkraftmaschinen zu schaffen,
bei der das Dichtungsglied zusammen mit einer Feder in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei diese Baugruppe in die Ringnut als
Einheit einsetzbar ist.
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-I4-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine öldichtung für
Drehkolbenmaschihen zu schaffen, wobei das Dichtungsglied eine
genutete Oberfläche aufweist und wobei die Nuten in zwei Richtungen verlaufen, so daß die Dichtung in jede Seite des Drehkolbens
einsetzbar ist.
Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Drehkolbens einer
Drehkolbenmaschine und einer Drehkolbenkammerendplatte, wobei die ölringnut im Drehkolben gezeigt ist, die eine
ölringanordnung gemäß der Erfindung aufnimmt,
FJ.g. 2 eine Draufsicht auf die Dichtungsoberfläche des Dichtungsgliedes,
Fig. 3 eine Teildraufsicht auf eine abgeänderte Dichtungsoberfläche,
Fig. 4 eine Schnittansicht des Federringes, der bei der Dichtungsbaugruppe
verwendet wird,
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in der eine abgeänderte Dichtungsbaugruppe gezeigt ist,
und .
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine abgeänderte· Dichtungsoberfläche
gemäß der Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht desjenigen Teiles eines Drehkolbens 10, der die ölringnut 11 aufweist, die öich axial
in das Material des Drehkolbens von einer Seitenwandung 12 aus hinein erstreckt. Der Drehkolben wird von der Kolbenkammer aufgenommen,
die zwischen zwei Endplatten eingeschlossen ist, von denen die Endplatte 13 dargestellt ist. Die Ringnut 11 verläuft
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konzentrisch zum inneren Umfang des Drehkolbens und ist im Ab-.
stand vom inneren Umfang 14 angeordnet. Die innere Umfangsöffnung
14 des Rotors wird mit Schmiermittel gespeist. Um die Strömung des Schmiermittels vom inneren Umfang zum äußeren Umfang oder
zum Betriebsbereich der Kammer zu begrenzen, ist eine öldichtung
15 in der Nut 11 angeordnet.
Die erfindungsgemäße öldichtung weist einen Gehäusering 16 auf,
ein Dichtungsglied 17, welches eine Dichtungsoberfläche 18 hat und eine Feder 19,-welche das Dichtungsglied 17 aus der Nut 11
heraus und in Anlage gegen die Endplatte 13 drückt. Ferner ist
eine Sekundärdichtung 20 vorgesehen.
Der Gehäusering 16 weist einen J-förmigen Querschnitt auf und
Hat einen verhältnismäßig langen radial sich erstreckenden Schenkel 22 und einen kurzen axial sich erstreckenden Schenkel 23, ·
der integral mit dem radial sich erstreckenden Schenkel an einem Ende ausgebildet ist und sich vom radialen Schenkel axial fort
erstreckt und dieser Schenkel endet in einem kurzen nach innen umgebogenen radialen Abschnitt 24. Der axial sich erstreckende
Schenkelabschnitt 23 ist am äußeren Umfang des radial sich erstreckenden Schenkels 22 angeordnet und ist so bemessen, daß
der äußere Umfang 25 einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der äußeren Flanke 26 der Nute 11 ist,
so daß der Gehäusering mit Paßsitz in der Ringnut sitzt.
Es sei bemerkt, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform auch
eine Preßsitzanordnung vorgesehen sein kann, mit der der Gehäusering
in der Ringnut gehalten wird, wodurch eine entsprechende Abdichtung zwischen dem" äußeren Umfang des Gehäuseringes und der
Flanke der Ringnut erzielt wird.
Die Dichtungsoberfläche 18 des Dichtungsgliedes ist an einem
axialen Ende dieses Dichtungsgliedes 17 angeordnet und das Dichtungsglied weist eine im wesentlichen in der Mitte angeordnete,
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axial sich erstreckende Nut 30 auf, die sich von der anderen axialen Fläche 31 aus in die Ringdichtung hinein erstreckt. Ein
radialer Vorsprung 32 erstreckt sich von der axialen Fläche 31 aus radial nach außen und endet in einem äußeren Umfang 33» der
einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des inneren Umfanges 31I des radial nach innen umgebogenen Abschnittes
24, so daß der Ring 17, wenn er einmal in das Gehäuse 16 eingesetzt
ist, in diesem gehalten wird und zwar durch einen Anschlag zwischen dem radialen Abschnitt 32 und dem radial nach innen umgebogenen
Abschnitt 24.
Eine Feder 19, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, weist einen
inneren Umfangsschenkel 35 und einen äußeren Umfangsschenkel 36
auf und diese sind durch einen radial'sich erstreckenden Stegabschnitt 37 an einem axialen Ende der Schenkel 35 und 36 miteinander
verbunden. Federfinger 38 sind aus dem Material des
Stegabschnittes 37 und der axialen Endabschnitte der Schenkel und 36 herausgearbeitet, beispielsweise herausgeschlagen. Der
Federring I9 besteht aus einem Federmaterial, wobei die Finger
38, wenn sich der Ring in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, den Dichtungsring 17 axial vom Schenkel 22 des Gehäuseringes
16 fortdrücken. Der Ring 19 wird in der Nute 30 aufgenommen und zwar vorzugsweise mit einem Paßsitz, um das Schmiermittel
durch Lecken herabzusetzen, wobei die freien axialen Enden 39 und 40 der Schenkel 35 und 36 gegen den Schenkel 22 des Gehäuseringes
anliegen.
Die Dichtungsfläche 18 des Dichtungsringes 17 weist, wie Fig. 2 zeigt, eine Anzahl Nuten 41 auf, die sich axial in das Material
des Ringes hinein erstrecken. Die Nuten 41 erstrecken sich vom Innenumfang 42 des Ringes bis zu einer Stelle, die im Abstand
vom äußeren Umfang 43 entfernt liegt. Die Nuten sind vollständig um den Umfang des Ringes herum angeordnet und bilden eine genutete
Zone, die sich vom inneren Umfang 42 aus bis zu einem Punkt erstreckt,
der dem äußeren Umfang benachbart liegt und von diesem
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im Abstand angeordnet ist, und es ist eine nicht genutete Zone vorhanden, die sich von diesem Punkt aus bis zum äußeren Umfang
43 erstreckt. Die nicht genutete Zone 45 arbeitet als eine
statische Dichtung, die ein Durchlecken durch die Nuten verhindert, wenn sich der Drehkolben nicht dreht.
Jede der Nuten 41 ist im Material des Dichtungsringes ausgebildet und verläuft unter einen Winkel gegenüber einer radialen
Linie und dieser Ring ist bei A in Fig. 2 dargestellt. Dieser Winkel liegt vorzugsweise zwischen 50 und 80°, gemessen von einer
Linie aus, die durch die Mitte der Dichtung hindurchgeht und
die die Nute an ihrer innersten Stelle schneidet. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde gefunden, daß ein Winkel von 70 zweckmäßig
ist. Bei einer bevorzugten Aus führungsform weisen die
Nuten gegenüber der Ringmitte anstatt einer schraubenförmigen Konfiguration eine spiralförmige Ausbildung auf.
Die Nuten dienen als hydrodynamische Pumpdichte und wenn sie von der Drehrichtun,g der Dichte fortgerichtet sind, wie sie
durch den Pfeil B in Fig. 2 gezeigt ist, haben die Nuten die
Wirkung, eine nach innen pumpende Dichtung zu bilden. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dichtung wirkt nicht nur als öldichtung
sondern als eine nach innen pumpende öldichtung, um eine wirksamere Abdichtung bei einer Drehkolben-Brennkraftmaschine
zu erzielen.
Da Dichtungen auf beiden Seiten der Drehkolben-Brennkraftmaschine vorgesehen sind, müssen die in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Dichtungen unterschiedliche Nutenrichtungen für die Dichtungen haben, die auf jeder Seite des Drehkolbens verwendet werden. Dies
bedeutet, daß die Nutenwinkel gegenüber den in Fig.ä2 dargestellten
Nutenwinkeln für die Dichtung umgekehrt werden müssen, die auf der anderen Seite des Drehkolbens verwendet wird.
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Eine Lösung dieses Richtungsproblems wird durch die in Fig. 5
dargestellte Ausführungsform erzielt. Die Nuten *J7 sind V-förmig
ausgebildet. Die freien Enden der V-Porm schneiden die freien Enden benachbarter Vs, so daß eine kontinuierliche Nute um die
genutete Zone herum gebildet wird. Die entgegengesetzten Winkel der beiden Schnekle in jedem Fall bilden eine Doppelrichtungs-Pumpendichte,
die auf jeder Seite des Drehkolbens verwendet werden kann. Es sei bemerkt, daß sich die Nuten nicht am äußeren
Umfang der genuteten Zone oder am inneren Umfang der Zone schneiden müssen. Die Nuten;können im Abstand voneinander angeordnet
werden, wobei sich benachbarte Nuten unter entgegengesetzten Winkeln vom inneren Umfang aus erstrecken.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform einer
Dichtung, bei der der Gehäusering 60 einen C-förmigen Querschnitt aufweist und innere und äußere axial sich erstreckende Umfangsschenkel
hat, die durch einen radial sich erstreckenden Schenkel 63 miteinander verbunden sind. An dem dem radialen Schenkel
abgewandten Ende erstrecken sich zwei nach innen umgebogene radial sich erstreckende Flansche 64 und 65 von den Schenkeln
61 und 62 und vermindern den freien Spielraum des offenen Endes 66 des Gehäuseringes auf eine Abmessung, die geringer ist als
der innere Durchmesser'des Gehäuseringes. Der Dichtungsring 67 weist einen Hauptkörperabschnitt mit einer Dichtungsoberfläche
68 an einem Ende auf und ferner eine Nute 69, die sich in den Körperabschnitt hinein vom anderen axialen Ende 70 erstreckt' und
zwar etwa in der Mitte zwischen den inneren und äußeren Umfangen. Radial sich erstreckende Vorsprünge 72 und 73 sind am Ende 70
vorgesehen und erstrecken sich über die Enden der nach innen umgebogenen
Flansche 6Ί und 65 hinaus, wodurch Abschnitte des Dichtungsringes
innerhalb des Gehäuseringes angeordnet sind. Durch diese Vorsprünge wird der Ring im Gehäuse gehalten. Eine Feder
75, die der Feder 19 entspricht, wird von der Nute 69 aufgenommen und diese Feder ist zwischen der Rückwandung 76 der Nute und der
Wandung 60 des Gehäuseringes eingeschlossen.
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Die Dichtungsoberfläche 68 kann gegenüber den vorher beschriebenen
Dichtungen abgeändert sein und zwar so, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall weisen die Nuten 78 die Form eines
Fischgrätenmusters auf oder sind V-förmig ausgebildet. In diesem Fall kann sich die genutete Zone vom inneren Umfang"80 bis zum
äußeren Umfang 81 erstrecken. Falls gewünscht, kann diese Nute
neben dem äußeren Umfang, jedoch im Abstand von diesem enden, so daß ein Dichtungssteg gebildet wird, der dem Dichtungssteg
der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht. Die ,
Fischgrätenmusteranordnung der Nute führt zu einer Doppelrichtungs-Pumpdichtung,
so daß die Dichtung auf beiden Seiten des Drehkolbens einsetzbar ist. Durch Abänderungen der Abmessungen
eines Schenkels des Fischgrätenmusters gegenüber dem anderen Schenkel des Fischgrätenmusters können verschiedene Pumpwirkungen
erzielt sein, wobei, falls gewünscht, eine stabile Dichtung erzeugt
werden kann, die in keiner Richtung pumpt.
Die erfindungsgemäßen Dichtungsringe können bei jeder Ausführungsform
aus einem Standardringmaterial hergestellt sein, wie beispielsweise Stahl, Gußeisen o. dgl. Alternativ kann die Dichtung
aus einem hochwarmfesten Kunststoff oder aus einem Polyimid hergestellt sein.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß durch die Erfindung eine neue Form einer öldichtung für Drehkolbenmaschinen geschaffen
wird. Die Dichtung weist einen hülsen- oder patronenartigen Aufbau auf und es ist ein Gehäuse vorgesehen, welches die Elemente
der Dichtung enthält. Dieses Gehäuse ist in die Ringnut des Drehkolbens
als einheitliche Baugruppe einsetzbar. Das Gehäuse weist ein Dichtungsglied und eine Feder auf, mit der das Dichtungsglied
aus dem Gehäuse herausgedrückt wird. Es sind ferner Halterungen vorgesehen, die verhindern, daß sich das Dichtungsglied vollständig
aus dem Gehäuse herausbewegt. Das Dichtungsglied weist eine Dichtungsoberfläche an einer axialen Endwandung auf, die wenigstens
auf einem Abschnitt des Umfanges der Dichtungsoberfläche
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genutet ist. Diese Nuten sind gegenüber dem Durchmesser der Dichtungsoberfläche unter einem Winkel angeordnet, um eine gerichtete
Pumpwirkung zu erzielen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein äußerer Randabschnitt der Dichtungsoberfläche
nicht genutet und blockiert deshalb gegen ein Durchlecken zum äußeren Umfang der Dichtung hin. Die am inneren Umfang vorgesehene
genutete Zone wirkt wie eine Richtungspumpendichtung, wobei eine radial nach innen gerichtete Strömung entsteht. Bei
einem abgewandelten Ausführungsbeispiel weist die genutete Zone Nuten auf, die sich unter entgegengesetzten Winkeln zueinander
vom Umfang aus erstrecken, wodurch eine Doppelrichtungsdichtung geschaffen wird. Dadurch, daß man am äußeren Umfang eine Blockierung
in einer nicht genuteten Zone erzeugt, kann diese Dichtung nicht als eine nach außen pumpende Dichtung wirken sondern lediglich
als eine nach innen pumpende Dichtung. Dies ermöglicht, daß die Dichtung auf jeder Seite des Drehkolbens eingesetzt werden
kann.
Bei einer weiteren abgeänderten Ausführungsform ist eine Fischgrätenmusteranordnung
der Nuten vorgesehen. Bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform des Fischgrätenmusters der Nuten
sind diese spiralförmig angeordnet.
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Claims (1)
- Patentansprüch'eIy ölringanordnung für eine Drehkolben-Brennkraftmaschine, bei welcher der Drehkolben eine Ringnut in einer Seitenwandung aufweist, wobei diese Ringnut eine ölringanordnung aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anordnung ein ringförmiges Gehäuse aufweist, in dem ein Dichtungsring angeordnet ist, daß der Dichtungsring innere und äußere radial sich erstreckende axiale Endwandungen aufweist, daß die äußere Endwandung eine Dichtungsoberfläche hat, daß die Dichtungsoberfläche eine genutete Zone aufweist, die sich vom inneren Umfang des Ringes aus radial nach außen erstreckt, daß sich eine nicht genutete Zone vom äußeren Umfang der genuteten Zone aus zum äußeren Umfang des Ringes hin erstreckt, daß die genutete Zone eine Anzahl von* in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Nuten aufweist, daß sich die Nuten nach außen unter einem Winkel zum Radius erstrecken und daß Einrichtungen innerhalb des Gehäuseringes vorgesehen sind, die den Dichtungsring aus dem Gehäusering herausdrücken.2. ölringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale innere Endwandung eine Umfangsnut aufweist, die sich in den Ringkörper hinein erstreckt, daß die Feder in dieser Nut aufgenommen ist, daß die Feder gegen eine Rückwandung der Nut anliegt und gegen eine radial sich erstreckende Wandung des Gehäuseringes und daß diese Feder wirksam ist, um den Dichtungsring von der radialen Wandung des Gehäuseringes fort zudrücken. ''3. ölringanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring einen radialen Vorsprung an der inneren axialen Endwandung aufweist, daß sich der radiale Vorsprung radial nach aussen vom äußeren Umfang des Ringes aus erstreckt, daß der Gehäusering einen radialen Vorsprung aufweist, daß sich der radiale Vorsprung des Gehäuseringes vom äußeren Umfang des Gehäuseringes aus radial nach innen erstreckt, daß sich die radialen Vorsprünge überlappen und wirksam sind, um ein Heraustreten des Dichtungs-3098 16/02.5ringes aus dem Gehäusering zu verhindern und daß der Dichtungsring in dem Gehäuse beweglich ist, bis eine Anlage zwischen den beiden radialen Vorsprüngen erfolgt.H, ölringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genutete Zone alternierende Nuten aufweist, die sich unter entgegengesetzten Winkeln zum Radius erstreckt.5. ölringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten gegenüber der Achse des Ringes in Form einer Spirale gekrümmt sind.6. ölringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die , Nuten in Umfangsrichtung V-förmig nach Art eines Fischgrätenmusters angeordnet sind.7. ölringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusering mit Preßsitz in der Ringnut sitzt und zwar mit Dichtungsanlage gegen eine Seitenflanke dieser Ringnut.8. ölringanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anordnung eine Sekundärdichtung innerhalb des Gehäuseringes aufweist, die den Raum zwischen dem Gehäuse und dem inneren axialen Ende des Dichtungsringes abdichtet.* ·: 3098 1 G/U2Ü2
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