DE2320275A1

DE2320275A1 - Drehkolben fuer drehkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE2320275A1
Application number: DE2320275A
Authority: DE
Inventors: Mirko Anton Bratkovic; Alfred Jefferson Mitchell
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1973-11-15
Also published as: CA1003336A; JPS4915805A; GB1385851A; US3773442A

Description

11 April 1973

W/Vh-2937 General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Drehkolben für Drehkolbenmaschine!!

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehkolben für Drehkolbenmaschine!! mit mehreren von seiner Achse Abstand aufweisenden Umfangsflächen und radial zur Achse in Abstand voneinander liegenden Stirnflächen, wobei im Bereich des Zusammentreffens zweier Umfangsflächen mit einer der Stirnflächen Eckdichtungen und zwischen den Eckdichtungen in den Stirnflächen Seitendichtungen vorgesehen sind.

Ein derartiger Drehkolben ist beispielsweise durch die US-PS 3 229 899 bekannt. Die Seitendichtungen sind hierbei in bogenförmigen Nuten gehalten, deren Verhältnis zwischen Tiefe und Breite so gross ist, dass sie mit üblichen Langlochfräsern nicht einwandfrei hergestellt werden können. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten entwickelte kugelförmige

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Fräser verteuern die Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolben der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, dass Nuten für die Seitendichtungen mit einem grossen Tiefezu - Breite-Verhältnis mit üblichen Langlochfräsern herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass' in jeder Stirnfläche eine bogenförmige nach aussen offene Wut zwischen die Eckdichtung aufnehmenden Bohrungen gebildet ist und einen bogenförmigen Einsatz aufweist, der eine Fläche aufweist, die mit einer Seitenwand der Nut eine nach aussen offene bogenförmige Nut zur Aufnahme der Seitendichtung bildet. Durch diese Ausgestaltung ist die Herstellung mit üblichen Langlochträsern möglich, wobei das Tiefe-zu-Breite-Verhältnis der die Seitendichtungen aufnehmenden Nuten unabhängig von der Grosse des verwendeten Langlochfräsers ist. Ferner ermöglicht die erfindungsgemasse Lösung das Vorsehen von mehreren nebeneinander liegenden Seitendichtungen in einer gemeinsamen durch den Langlochfräser herstellbaren Nut.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einsatz T-förmige Gestalt hat und mit seinem Kopfteil in die bogenförmige Nut gegen deren Boden abgestützt mit Preßsitz eingesetzt ist, während sein Stegteil die die Nut für die Seitendichtung begrenzende Fläche aufweist.

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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Nut zur Aufnahme der Seitendichtung ein Tiefe-zu-Breite-Verhältnis von etwa 4:1 aufweist.

Hadi einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Seitenwände der bogenförmigen Nut um eine gemeinsame Kittellinie gekrümmt sind, die parallel zur Achse des Drehkolbens liegt und dass ihre Krümmungsradien so gewählt sind, dass die Seitenwände durch die Bohrungen zur Aufnahme der Eckdichtungen gehen und vor der benachbarten Umfangsflache des Drehkolbens enden. Hierdurch kann das Fräsen der bogenförmigen Wut mit dem Langlochfräser zügig vorgenommen werden, ohne dass im Bereich der Eckdichtungen Änderungen der Beistellung des Langlochfräsers erforderlich sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Drehkolbenbremikraftmaschine mit abgenommenem Seitendeckel,
Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1

im Bereich einer Eckdichtung, Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie

3-3 in Fig. 1

und Fig. 4 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie

4-k in Fig. 1.

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Die Erfindung ist bei Drehkolbenmaschinen beliebiger Art, also Brennkraftmaschinen, Verdichtern, Pumpen .u.dgl. einsetzbar. Im Ausführungsbeispiel ist die Drehkolbenmaschine eine Brennkraftmaschine vom Wankel-Typ und weist ein ortsfestes äusseres Gehäuse 10 mit einem Hohlraum 12 zur Aufnahme eines Drehkolbens 18 auf. Der Hohlraum 12 wird durch eine Umfangswand 14 und zwei axialen Abstand voneinander aufweisende Stirnwände 16 begrenzt. Die Umfangsfläche 14 hat die Form einer zweiflügeligen Epitrochoide oder einer zu dieser parallelen Kurve., Der Drehkolben 18 hat eine im wesentlichen dreieckige Form mit drei bogenförmigen Umfangsflachen 20. Der Drehkolben sitzt auf einem Exzenter21 einer Kurbelwelle 22, die beiderseits des Drehkolbens in dem Gehäuse 10 gelagert ist, wobei die Achse 23 der Kurbelwelle mit der Achse des Hohlraumes 12 übereinstimmt, zu der die Achse 24 des Exzenters 21 mit Abstand parallel verläuft. Wicht dargestellte Getriebe zwischen dem Gehäuse 10 und dem Drehkolben 18 ergeben eine zyklisch wiederkehrende Relativbewegung zwischen dem Drehkolben und der Umfangswand sowie den Seitenwänden des Gehäuses, wobei drei Arbeitskammern 25 veränderlichen Volumens gebildet sind. Die Arbeitskammern 25 sind rings um den Drehkolben verteilt und verlagern sich innerhalb des Gehäuses bei laufender Brennkraftmaschine mit dem Drehkolben, der eine planetenähnliche

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Bewegung zur Achse 23 der Kurbelwelle ausführt. Ein Ansaugkanal 26 für Gemisch führt zum Hohlraum, ferner ist eine Zündkerze 27 zur Zündung des Gemischs in. dein Gehäuse angeordnet, ε-owie ein Auslasskanal 28 zur Abführung der Brenngase. Durch die Relativbewegung führt jeder Arbeitsraum einen Arbeitszyklus bei jeder Umdrehung der Maschine aus, der aus Ansaugen, Verdichten, Expansion und Auspuff besteht.

Zur Abdichtung der Arbeitskammern 25 sind Kantendichtungen 30 am Drehkoiben 18 an den Ecken des Drehkolbens vorgesehen, die sich zwischen den beiden Stirnflächen erstrecken, ferner Seitendichtungen 31 und 32, die paarweise in jeder Stirnfläche des Drehkolbens zwischen benachbarten Ecken vorgesehen sind und schliesslich Eckdichtungen 34, die die Abdichtung im Bereich des Zusammentreffens der Seitendichtungen mit den Kantendichtungen bewirken. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist jede Kantendichtung 30 in einer radial nach aussen offenen Nut 36 angeordnet, die sich axial über die Breite des Drehkolbens 18 erstreckt, wobei sich am Boden der Nut 36 eine viellenfeder 38 abstützt, die die Kantendichtung 30 radial nach aussen in abdichtende Anlage gegen die Umfangswand 14 des Gehäuses drückt. Jede der Eckdichtungen 34 hat kreisförmige Gestalt, wobei ein innenliegender Teil 40 kleineren Durchmessers und ein aussenliegender Teil 42 g'rösseren Duchmessers vorgesehen ist. Jede Eckdichtung 34 ist verschieblich in einer abgesetzten

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Bolirung 44 gelagert, die seitlich am Drehkolben 18 im Bereich der Ecken parallel zur Drehkoihbenachse vorgesehen ist und ausgerichtet zur Nut 36 für die Kantendichtung liegt. Jede Eck-dichtung 34 hat einen nach aussen gerichteten Schlitz 48, um ein benachbartes Ende der zugeordneten Kantendichtung aufzunehmen. Zwischen dem Boden jeder Bohrung 44 und der eingesetzten Eckdichtung 34 ist eine Feder 50 vorgesehen, durch die die Eckdichtung gegen die benachbarte Stirnwand des Gehäuses gedrückt wird, wobei an der Aüssenflache des Teils 42 grosseren Durchmessers kreisförmige Rippen 52.und 54 gebildet sind, um eine labyrinthähnliche Dichtung zu schaffen. .

Die SEitendichtungen 31 und 32 sind gemäss Fig. 1, 2 und 4 in zwei bogenförmige Nuten 58 und 60 in jeder Stirnfläche 20 des Drehkolbens, gehalten und erstrecken sich zwischen den Teilen 42 grösseren Durchmessers der Eckdichtungen 34, gegen die sie abdichtend anliegen. Wellenfeder 62 und 64 zwischen dem Boden der Nuten 58 und 60 und den Innenflächen der Seitendichtungen 31 und 32 drücken die Dichtungen nach aussen gegen die benachbarte Stirnwand 16 des Gehäuses. Durch diese drei Arten von Dichtungen, die gegeneinander abgedichtet sind, erfolgte eine einwandfreie Abdichtung der Arbeitsräume 25 gegen das Gehäuse 10.

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Es ist bei derartigen Maschinen üblich, die

Umfangsflachen 20 des Drehkolbens teilzylindrisch auszubilden, wobei die Mittellinie 66 des Zylinders in einer Ebene liegt, die die Achse 24 des Drehkolbens und den Mittelpunkt der gegenüberliegenden Eckdichtung enthält und parallel zur Achse 24 des Drehkolbens liegt. Es ist ferner üblich, die Nuten 53 und 60 für die Seitendichtungen mit zueinander parallelen Seitenwänden um die gleiche Mittellinie 66 zu bilden, wobei ein Tiefezu.Breite-Verhältnis in der Grössenordnung von 4:1 zweckmässig ist. Wie bereits erwähnt, sind normale Langlochfräser unter derartigen/Voraussetzungen wenig geeignet, eine einwandfreie Bearbeitung der Nuten zu ermöglichen. Durch die Erfindung kann mit normalen Langlochfräsern gearbeitet werden, da die Ausbildung der Seitendichtungen hierfür die Voraussetzungen bietet.

Wie B¹Ig. 1 zeigt, hat die radial einwärts liegende Nut 58 den kleineren Radius R₀ um die Mittellinie 66, während die radial aussenliegende Nut 60 den grösseren Radius R_T aufweist. Im Gegensatz zu der bisherigen Herstellungsart, bei der die beiden Nuten 58 und 60 getrennt voneinander hergestellt v/erden, wird mit einem üblichen Langlochfräser in der Stirnfläche des Drehkolbens eine einzige bogenförmige Nut 68 gebildet, deren innenliegende Fläche den Radius R^ und deren radial äucisere Fläche den Radius R^ aufweist. Die Tiefe dieser Nut ist grosser als die der gewünschten Nuten 58 und 60 zur Aufnahme

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der Seitendielitungen. Wie Fig. 2 zeigt, ist ferner der Durchmesser des Teiles 42 der PJckdichtungen 34 und der entsprechende Teil 44 genügend gross, dass der zur Bildung der bogenförmigen Nut 68 verwendete Langlochfräser in diesen Teil der Bohrung 44 auslaufen kann, so dass eine Änderung der Beistellung des Langlochfräsers nicht erforderlich ist. Hierdurch wird die Bearbeitung vereinfacht. In die so gebildeten bogenförmigen Nuten 68 werden Einsätze 70 fest eingepasst. Die Einsätze 70 haben in radialer Richtung T-förmige Gestalt (Fig. 4), wobei der radial innenliegende Kopfteil 71 in einen schmaleren radial aussenliegenden Stegteil 72 übergeht. Der Kopfteil 71 hat Flächen 74 und 76, die nach den Radien Rg-'und R-r gekrümmt sind und mit diesen Flächen mit.Preßsitz gegen den Boden der Nut 68 abgestützt in diese passen. Der Stegteil 72 der Einsätze 70 hat abgesetzte Flachen 78 und 80, die auf die Radien Rg und Ry so abgestimmt sind, dass von der Jiut 68 den Nuten 58 und 60 entsprechende Räume freibleiben. Bei einer gewünschten Breite dieser Nuten wird dieser Wert im Radius Rq zugefügt, um den Radius der inneren Fläche 78 zu ermitteln und von R^ abgezogen, um-den Radius der anderen Fläche 80 zu finden. Die Enden 82 . der Einsätze 70 sind mit konkaven Kreisbögen (Fig. 2) versehen, die eine Verlängerung des Teils grösseren Durchmessers der Bohrungen 44 bilden.

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Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung

wird die Grosse des Langlochfräsers nicht mehr durch die Abmessungen der Nuten zur Aufnahme der Seitendichtungen bestimmt, sondern durch die grössere Unterschiede aufweisenden Abmessungen der bogenförmigen Nuten 68₀

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Claims

P a t e η t a ns ρ r ü c h e j

{ 1.JDrehkolben für Drehkolbenmascliinen mit

mehreren von seiner Achse Abstand aufweisenden Umfangsflachen und radial zur Achse in Abstand voneinander liegenden Stirnflächen, wobei im Bereich des Zusammentreffens zweier Umfangsflachen rait einer der Stirnflächen Eckdichtungen und zwischen den Eckdichtungen in den Stirnflächen Seitendichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennze ich net, dass in jeder Stirnfläche (46) eine bogenförmige nach aussen■ offene Nut (68) zwischen die Eckdichtung (34)aufnehmenden Bohrungen (44) gebildet ist und einen bogenförmigen Einsatz (70) aufweist, der eine Fläche (78,80) aufweist, die mit einer Seitenwand der Nut eine nach auasen offene bogenförmige Nut (53,60) zur Aufnahme der Seitendichtung (31»32) bildet.
2. Drehkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (70) T-förmige Gestalt hat und mit seinem Kopfteil (71) in die bogenförmige Nut (68) gegen deren Boden abgestützt mit Preßsitz eingesetzt ist, während sein Stegteil (72) die die Nut (58,60). für die Seitendichtung begrenzende Fläche (78,80) aufweist.

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3. Drehkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Nuten (58,60) zur Aufnahme der Seitendichtungen (31,32) ein Tiefe-zu-Breite-Verhältnis von etwa 4:1 aufweisen.
4. Drehkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der bogenförmigen Nut (68) um eine gemeinsame Mittellinie (66) gekrümmt sind, die parallel zur Achse (24) des Drehkolbens liegt und dass ihre Krümmungsradien (R₃ und R,-) so gewählt sind, dass die Seitenwände durch die Bohrungen (44) zur Aufnahme der Eckdichtungen (54) gehen und vor der benachbarten Umfangsfläche (20) des Drehkolbens enden.

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