DE2264448A1

DE2264448A1 - Innendichtung fuer kolben von rotationskolben - brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2264448A1
Application number: DE2264448*A
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Ramsey Corp
Current assignee: Ramsey Corp
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1973-10-31
Also published as: IT967819B; DE2245167B2; AU4641572A; FR2155484A5; DE2245167A1; ES407047A1; JPS4842250A; BR7206749D0; US3822973A; CA953324A; GB1387918A; JPS5025966B2

Description

RAMSEY CORPORATION, Manchester and Weidmen Roads,

Manchester, Missouri /V. St. A.

Unser Zeichen: R 791

Innendichtung für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen

(Ausscheidungsanmeldung aus P 22 *J5 167.8-13)

Die Erfindung betrifft eine Innendichtung für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in jeweils einer in beiden Kolbenstirnwänden befindlichen Ringnut, in welcher ein Aufnahnekörper eingelassen ist, der mindestens eine Gleitringdichtung in dichtende Anlage an ein ihr gegenüberliegendes Seitenteil der Maschine aufnimmt.

Drehkolbenmaschinen und insbesondere Wankelmotoren erfordern eine Abdichtung zwischen den Seitenwandungen des Drehkolbens und den Seitenwandungen oder Endplatten der Drehkolbenkammer. Da Wankelmotoren in Drehkolben eine mittlere Öffnung aufweisen, die geschmiert wird, ist es nicht nur erforderlich, gegen ein Austreten von Verbrennungsgasen vom äußeren Umfang des Drehkolbens zum inneren Umfang hin abzudichten, sondern auch gegen eine Strömung von Schmiermittel vom inneren Umfang des Drehkolbens zum äußeren Umfang oder in den Verbrennungsraum abzudichten. Es ist aus der US-PS 3 171 590 bekannt, eine derartige Abdichtung durch die Verwendung von Olabdichtungsringen zu erzeugen, deren axiale Endwandungen gegen die Endplatte gedrückt sind,

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wobei diese Dichtungsringe in Nuten in der Drehkolbenseiten- wandung angeordnet sind. Obwohl derartige bekannte öldichtungen wirksam sind, um die ölströmung vom inneren Umfang zum äußeren Umfang des Drehkolbens hin zu vermindern, erfordern sie im allgemeinen eine große Anzahl von Teilen und sind sehr schwierig in die Drehkolbennuten einzubauen und können während des Einbaues des Drehkolbens in die Brennkraftmaschine aus den Nuten herausfallen.

Bei zahlreichen der bekannten ölabdichtungssystemen für Drehkolbenmaschinen ist ein schmaler ölabstreifring oder sind mehrere radial schmale ölabstreifringe vorgesehen, die in radial schmalen, axial langgestreckten Nuten in der Seite des Drehkolbens angeordnet sind. Diese Nuten verlaufen im allgemeinen konzentrisch zur mittleren öffnung des Drehkolbens. Wenn zv/ei Rings verwendet werden, sind ebenfalls zv/ei Nuten erforderlich. Wegen der Schwierigkeit, kreisförmige Nuten in eine flache Oberfläche einzuarbeiten, ist es wünschenswert, die Nuten, die radial schmal sind, radial breit auszuarbeiten. Wegen der radial schmalen Ausbildung der bisher verwendeten Nuten und wegen der Tatsache, daß die bisher bekannten öldichtungsringe von Drehkolbenmaschinen normalerweise eine Anzahl von Teilen erforderlich machen, war es sehr schwierig, diese bekannten öldichtungssysteme zusammenzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Innendichtung zu schaffen, die in einfachster Weise hergestellt, gelagert und eingebaut werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Dichtungsring und ein Federring in den in die Ringnut einsetzbaren Aufnahmekörper eingebaut und in diesem gehalten sind.

In vorteilhafter Weise kann diese Innendichtung als vorgefertigte Baugruppe hergestellt und eingebaut werden, ohne daß die

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Gefahr besteht, daß beispielsweise der Dichtungsring aus dem Aufnahmekörper beim Einbau oder beim Transport herausfallen kann.

Mit besonderem Vorteil können der Aufnahmekörper, der Dichtungsring und der Federring U-Profilringe sein. Hierdurch ergibt sich ein neuartiger Aufbau, bei dem die Einzelteile durch die U-Profilausbildung ineinander einsetzbar sind. Weiter kann mit besonderem Vorteil der Dichtungsring so in den Aufnahmekörper eingesetzt sein, daß dessen Boden als Dichtfläche zur öffnung im U-Profil des Aufnahmekörpers hinweist und daß der Federring im U-Profilkanal des Dichtungsringes sitzt und sich am Boden des Aufnahmekörpers abstützt.

Eine einfache Halterung wird dadurch erzielt, daß die freien Schenkelenden des Aufnahmekörpers nach innen umgebogen sind. Diese freien umgebogenen Enden hindern die eingesetzten U-Profile an einem Herausfallen.

Mit besonderem Vorteil kann am Boden des Dichtungsringes eine Dichtungsnase angeordnet sein.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß zwei Dichtungsringe mit den zugehörigen Federringen in den Aufnahmekörper eingesetzt sind.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Seite eines Drehkolbens und der Endplatte einer Kammer, wobei die Dichtungsbaugruppe in einer Ringnut im Kolben aufgenommen ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Dichtungsring,

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Pig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 2 gezeigten Dichtungsringes,

Fig. i| eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Dehnerring,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des in Fig. 4 gezeigten Ringes,

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in der eine abgeänderte Ausführungsform der Dichtungsbaugruppe gezeigt ist,

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in der eine weitere Ausführungsform der Dichtung gezeigt ist und

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in der eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung gezeigt ist.

In Fig. 1 ist eine ölringbaugruppe dargestellt. Die Baugruppe IO ist eine Baueinheit, die Bauteile enthält, die vorher zusammengebaut werden können. Die Baueinheit selbst kann in eine radial breite Nut 11 in der Seitenwandung 12 des Drehkolbens 13 eingesetzt werden. Diese Baugruppe weist Einrichtungen auf, mit denen Dichtungsringe aus dem offenen Ende I^ der Nut herausgedrückt werden und zwar in Kontakt gegen die Seitenwandung 15 der Endplatte 16.

Die Dichtungsbaugruppe 10 weist eine Baueinheit 17 auf, die in der Nut 11 aufgenommen wird. Die Baueinheit umfaßt ein Gehäuse 18, Dichtungen 19 und 20 und Federn 21 und 22 und ferner eine statische Dichtung 23.

Das Gehäuse 18 ist ein ringförmig ausgearbeiteter Bauteil, dessen radial verlaufender U-förmiger Querschnitt eine radial sich erstreckende Wandung oder Stegwandung 24 aufweist und zwei

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axial sich erstreckende konzentrische Seitenwandungen 25 und 26, die an jedem Ende integral in den Stegabschnitt übergehen. Ferner ist ein offenes axiales Ende 27 vorgesehen. Die freien Enden 28 und

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29 der Schenkel 25 und 26 sind am offenen Ende 27 nach innen umgebogen, um die öffnung bei 27 auf eine radiale Abmessung zu vermindern, die kleiner ist als die innere radiale Abmessung des Gehäuses.

Das Gehäuse 18 ist bezüglich der Nut 11 radial und axial so bemessen, daß dieses Gehäuse mit Paßsitz in dieser Nut sitzt. Falls gewünscht, kann auch eine Preßsitzanordnung vorgesehen sein, mit der die Hülse in der Nut gehalten wird und zwar mit einer festen und dichtenden Anlage gegen die Seitenwandungen der Nut. Bezüglich der Nut ist die axiale Tiefe des Gehäuses derart, daß das Gehäuse vorzugsweise vollständig innerhalb der Nut angeordnet ist, wobei der Stegabschnitt 24 gegen die Bodenwandung '30 der Nut anliegt und wobei die nach innen umgebogenen Enden 2 8 innerhalb der Nutenden und zwar zumindest bündig mit der Nutöffnung oder etwas innerhalb dieser Nutöffnung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform sind zwei Dichtungsringe 19 und 20 vorgesehen. Die Ringe sind konzentrisch angeordnet und haben unterschiedliche Durchmesser, derart, daß der Ring 20 um den Ring 19 herum angeordnet ist. Der Ring 19 weist vorzugsweise einen inneren Durchmesser auf, der etwas größer ist als der innere Durchmesser des Gehäuses, so daß er sich ohne Hängenbleiben oder Störung bewegen'kann. Der innere Durchmesser des Ringes 19 ist jedoch kleiner als der Durchmesser der nach innen umgebogenen Lippe 29, so daß wenn der Ring in das Gehäuse eingebaut ist und die Lippe oder der Flansch 29 umgebogen ist, der Ring daran gehindert wird, aus dem Gehäuse herauszufallen. Der äußere Ring 20 weist einen inneren Durchmesser auf, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser des Ringes 20, so daß er um diesen Ring herum ohne Störung angeordnet werden kann und unabhängig vom Ring 19 innerhalb des Gehäuses bewegbar ist. Der äußere Durchmesser des Ringes 20 ist etwas kleiner als der innere Durchmesser des Schenkels 25 des Gehäuses, so daß keine Störung zwischen dem Schenkel 25 und dem Ring stattfindet.

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Der äußere Durchmesser des Ringes 20 ist jedoch größer als der Durchmesser der nach innen umgebogenen Lippe 28, so daß ein Austreten des Ringes 20 verhindert wird.

Jeder der Ringe 19 und 20 hat in radialer Richtung einen im wesentlichen U-profilförmigen Querschnitt mit einem inneren Schenkel 31 und einem äußerer. Schenkel 32, die an einem axialen Ende mit einem Stegabschnitt 33 verbunden sind, wobei der Stegabschnitt 33 mit den Schenkeln 31 und 32 integral ausgebildet ist. Der Stegabschnitt 33 bildet eine axiale Endwandung, die sich in radialer Richtung erstreckt, während die Schenkel 31 und 32 Umfangswandungen bilden, die sich axial erstrecken.

Eine Dichtungsnase 35 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche des Stegabschnittes 33 aus und zwar zwischen den inneren und äußeren Umfangen dieses Stegabschnittes.

Die äußere Endfläche 36 der Nase 35 bildet eine Dichtungsfläche oder eine Abstreiffläche und berührt die Wandung 15 der Endplatte 16.

Innerhalb eines jeden der Profilkanäle 37, die zwischen den Schenkeln 31 und 32 und dem Stegabschnitt 33 ausgebildet sind, und die an den offenen Enden 3^ nach außen hin offen sind, ist eine Feder 21 oder 22 angeordnet. Die Federn üben einen axialen Druck aus, um die Dichtungen aus dem offenen Ende 27 des Gehäuses herauszudrücken.

Wie die Fig. 1, 4 und 5 zeigen, ist jede Feder vorzugsweise ein Ring mit in radialer Richtung U-Profilform mit inneren, axial sich erstreckenden Schultern ^O und äußeren, axial sich erstreckenden Schenkeln ¹Il, die durch einen radial sich erstreckenden Stegabschnitt 42 verbunden sind und zwar an einem axialen Ende der Schenkel ¹JO und ¹Il. Das andere axial offene Ende bei k~$ ermöglicht einen Zugang zu dem Profilkanal zwischen den Schenkeln.

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Der Stegabschnitt 42 weist eine Anzahl von Federfingern auf, die sich von diesem Stegabschnitt aus erstrecken. Die Pederfinger sind geformte oder herausgeschlagene Abschnitte des Steges 42 und Teile der Schenkel 40 und 41, wobei ein axiales Ende integral mit dem Schenkel 40 oder 4l ausgebildet ist und das andere axiale Ende sich axial über den Stegabschnitt 42 hinaus erstreckt. Die Ringe 21, 22 sind vorzugsweise aus einem Federmetall hergestellt, wobei die Finger 44 elastisch sind und dazu dienen, die Dichtungsringe vom Stegabschnitt 42 der Federringe fortzudrücken.

Die Federringe können ganz oder als Spaltringe hergestellt sein.

Der Ring 21 ist derart bemessen, daß dieser innerhalb des Profilkanals 37 des Ringes 19 angeordnet ist und der Ring 22 ist so bemessen, daß dieser innerhalb des Profilkanals des Ringes 20 angeordnet ist. Die Federringe 21 und 22 weisen von den freien axialen Enden der Federfinger 44 bis zu den gegenüberliegenden axialen Enden der Schenkel 40 und 41 eine axiale Länge auf, die größer ist als die axiale Länge der Profilkanäle der Ringe 19 und 20. Wenn das offene,Ende 43 der Federringe gegen den Stegabschnitt 24 des Gehäuses anliegt, wirken auf diese Weise die Federfinger 44 gegen die innere Oberfläche des Stegabschnittes 33 der Dichtungsringe ein, um diese axial von dem Gehäusestegabschnitt 24 fortzudrücken und aus dem offenen Ende 27 des Gehäuses hinaus.

Um eine statische Abdichtung zwischen den Elementen der Hülsenbaugruppe zu schaffen, ist innerhalb der Hülsenbaugruppe ein Dichtungsring 23 angeordnet und zwar ist dieser Ring in das Gehäuse radial zwischen dem äußeren Umfangsschenkel4l der inneren Feder 21 und dem inneren Umfangsschenkel 40 der äußeren Umfangsfeder 22 angeordnet. Dieser Dichtungsring ist so bemessen, daß er gegen beide Federringe anliegt und daß er gegen die innere Umfangsfläche des äußeren Umfangsschenkels 32 des Dichtungsringes 19 und gegen den inneren Umfangswinkel 31 des Dichtungsringes 20 anliegt, wie es Fig. 1 zeigt. Der Viererbündelring 23 wirkt als

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eine Sekundärdichtung innerhalb des Gehäuses 18 der Dichtungsbaugruppe 17, wobei die Dichtungsringe 19 und 20 als Primärdichtungen arbeiten.

Um ein öldurchlecken um die Hülse in der Ringnut herum zu verhindern, kann eine Nut 50 vorgesehen sein, die sich in den Körper des Kolbens 13 hinein erstreckt und zwar von der Bodenwandung 30 der Ringnut 11 aus. Ein O-Ring 51 kann in die Nut 50 eingesetzt sein. Der O-Ring liegt gegen die äußere Fläche des Stegabschnittes 24 des Gehäuses an, wie es in Fig. .1 dargestellt ist.

In den Fig. 7 und 8 sind Abänderungen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dargestellt. In Fig. 7 entsprechen die Dichtungsringe 49 und 50 den Ringen 19 und 20 in der Fig. 1, wobei die axialen Endflächen 51 der Dichtungsnasen 52 eine Abschrägung aufweisen. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Kolbenmitte in Richtung des Pfeiles C angeordnet. Die Abschrägung erstreckt sich von der Mitte zum äußeren Umfang des Drehkolbens hin, so daß der hochliegende oder spitze Punkt der Abschrägung am inneren Umfang der Dichtungsnase 52 liegt. Durch diese Ausbildung pumpt die ölabdichtung nach innen, um eine Verhinderung des Durchleckens von öl zum äußeren Umfang des Drehkolbens hin zu unterstützen.

Fig. 8 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform, bei der die Dichtungsnase 54 der Ringe 55 und 56 radial breiter ist als bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen und sich im wesentlichen über die volle Länge der Stäbe 57 und 58 der Ringe 55 und 56 erstreckt, mit Ausnahme eines Abschnittes neben dem inneren Umfang des inneren Ringes 55 und neben dem äußeren Umfang des äußeren Ringes 56, wobei axial ausgeschnittene Abschnitte 59 vorgesehen sind, die Ringschultern oder Ansätze bilden. Diese Ringschultern können sich gegen die nach innen umgebogenen Seiten und 29 des Hülsengehäuses anlegen, um ein Austreten der Ringe zu verhindern.

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Die Dichtungsnasen 5^ haben derartige axiale Abmessungen, daß sie in wirksamer Weise gegen die Wandung 15 der Seitenplatte anliegen, ehe ein Kontakt mit den nach innen umgebogenen Enden 28 und 29 der Seitenschenkel eine weitere axiale Bewegung verhindert. Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausfuhrungsform sind die Dichtungsnasen wiederum derart abgeschrägt, daß eine Pumpwirkung nach innen stattfindet.

In Fig. 6 ist eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine Hülsenbaugruppe 60 weist einen radial schmaleren Gehäuseprofilabschnitt 61 auf, wobei ein einziger Dichtungsring 62 und eine einzige Feder 63 vorgesehen ist. Es wurde eine Dichtungsbaugruppe mit einem Dichtungsring und .es wurde ferner eine Dichtungsbaugruppe mit zwei Dichtungsringen dargestellt, und es sei bemerkt, daß, falls gewünscht, mehr als zwei Dichtungsringe in eine gemeinsame Hülsenbaugruppe eingebaut werden können.

Bei all den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die radiale Breite der Federn 21 oder 63 im wesentlichen die gleiche wie die radiale Breite des Profilkanals 37 des Ringes. Es sei bemerkt, daß diese Bauteile derart bemessen sein können, daß der Dichtungsring gegenüber dem Federring gleiten kann, so daß der Dichtungsring ausgedehnt werden kann. Falls gewünscht, kann jedoch eine enge Toleranz zwischen diesen beiden Bauteilen aufrechterhalten werden, um eine wirksame Abdichtung gegen eine ölströmung innerhalb der Baugruppe zu unterstützen. Dadurch, daß die axial sich erstreckenden Schenkel der Dichtungsringe in Kontakt mit den axial sich erstreckenden Schenkeln der Feder gehalten werden und dadurch, daß die Dichtungsringschenkel mit einer axialen Länge ausgebildet werden, die ausreicht, umsich über die herausgeschlagenen Abschnitte der Feder zu erstrecken, die verwendet werden, um die Federfinger ^l\^l\ zu bilden, kann eine innere axiale Dichtung innerhalb des Gehäuses aufrechterhalten werden, die eine ölströmung axial innerhalb des Külsengehäuses verhindert

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und zwar insbesondere dann, wenn der Federring immer gegen die Stegwandung des Gehäuses anliegt. Alternativ können andere Sekundärdichtungen, wie beispielsweise Vierkantringe 23, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, verwendet werden.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß durch die Erfindung ein neuartiges Hülsen- oder Patronensystem für ölabdichtringe für Drehkolbenmaschinen geschaffen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Patrone ein Gehäuse auf, ein Paar von unabhängig voneinander axial beweglichen Dichtungsgliedern, eine Feder, die axial die Dichtungsglieder bewegt und Einrichtungen, um die Dichtungsglieder und die Feder innerhalb des Gehäuses in einer vorher zusammengesetzten Anordnung zu halten, ehe diese Patrone in die Brennkraftmaschine eingebaut wird. Es wurden ferner Abänderungen betrachtet, die andere Gestaltungen der Dichtungsoberfläche der Dichtungsglieder aufweisen und es wurde eine weitere Ausführungsform betrachtet, bei der ein einzelnes Dichtungsglied vorgesehen ist, bei einem Patronengehäuse ein Dichtungsglied und eine Feder vorgesehen ist. Es wurde eine neue Gestaltung für die Dichtungsglieder dargestellt und beschrieben und eine neue Gestalt für die Federglieder.

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Claims

2264U8

Patentansprüche

1. Innendichtung für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen in jeweils einer in beiden Kolbenstirnwänden befindlichen Ringnut, in welcher ein Aufnahmekörper eingelassen ist, der mindestens eine Gleitringdichtung in dichtende Anlage an ein ihr gegenüberliegendes Seitenteil der Maschine aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (62) und ein Federring (63) in den in die Ringnut (10) einsetzbaren Aufnahmekörper (60) eingebaut und in diesem gehalten sind.

2. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (60), der Dichtungsring (62) und der Federring (63) U-Profilringe sind.

3. Innendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (62) so in den Aufnahmekörper (60) eingesetzt ist, daß dessen Boden (33) als Dichtfläche zur öffnung (27) im U-Profil des Aufnahmekörpers hinweist und daß der Federring (63) im U-Profilkanal des Dichtungsringes sitzt und sich am Boden (2k) des Aufnahmekörpers abstützt.

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¹I. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3_a dadurch gekennzeichnet, daß die freien Schenkelenden (28, 29) des Aufnahmekörpers (60) nach innen umgebogen sind.

5. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k _t dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (33) des Dichtungsringes (62) eine Dichtungsnase (35) angeordnet ist.

6. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dichtungsringe (19, 20) mit den zugehörigen Federringen in den Aufnahmekorper eingesetzt sind.

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