DE2337592B2 - Auskleidung für einen Gehäusemantel einer Kreiskolbenmaschine in Epitrochoiden-Bauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auskleidung für einen Gehäusemantel einer Kreiskolbenmaschine in Epitrochoiden-Bauart, dessen Innenwandung im wesentlichen aus zwei halbkreisförmigen Abschnitten besteht und mindestens zwei Auskleidungsteile aus Metall aufweist.

Bei derartigen Kreiskolbenmaschinen, wie Motoren, Kompressoren oder Pumpen, ist es bekannt (GB-PS 30 501), eine Auskleidung vorzusehen, die aus zwei Gußteilen besteht, die entlang der größeren Achse des Gehäusemantels geteilt sind. Die Innenfläche der starren Auskleidungsteile wird zur Ausbildung der Epitrochoide gefräst und geschliffen, wobei — wie bei Kreiskolbenmaschinen üblich — die tatsächliche Epitrochoide parallel und innerhalb der Innenfläche der Auskleidung verläuft, d. h. entlang der Spur der Dichtungsleisten des Kolbens. Um den Übergang an den Stößen möglichst kontinuierlich auszubilden, werden beide Auskleidungsteile zusammengespannt und in einer Kopierfräsmaschine bearbeitet, deren Werkzeug genau auf der zu erstellenden epitrochoidenförmigen Bahn bewegt werden muß. Das Werkzeug ist jeweils entsprechend dem Bearbeitungsfortschritt nachzustellen, und schließlich ist die Innenkontur zu schleifen. Die beiden zusammengehörenden Auskleidungsteile werden dann in das Gehäuse eingesetzt, wobei die ebenfalls entlang der größeren Achse geteilten Gehäusehälften durch Spannschrauben zusammengedrückt werden. Da die aus Gußeisen bestehenden Auskleidungsteile starr sind, müssen auch ihre Außenflächen sehr genau bearbeitet sein, um eine exakte Anlage an der entsprechend bearbeiteten Innenwandung der Gehäusehälften zu erzielen.

Eine gleichmäßige Anlage möglichst unter Vorspannung ist nämlich erforderlich, um einen guten Wärmeübergang von den Auskleidungstellen zu dem Gehäusemantel und eine höhere Lauf ruhe zu erreichen. Dks ist bei der bekannten Anordnung nicht möglich, obgleich der maschinelle und bearbeitungstechnische Aufwand erheblich ist

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auskleidung zu schaffen, die schnell und unter Verwendung von einfachem Werkzeug herstellbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs näher erläuterten Auskleidung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Auskleidungsteile biegbar sind und die achsnahen Übergangsabschnitte der epitrochoidenförmigen Innenkontur enthalten oder die achsnahen Übergangsabschnitte in Form von getrennten Verbindungsstücken gebildet sind, wobei die Übergangsabschnitte beide Auskleidungsteile an die halbkreisförmigen Abschnitte der Gehäusemantel-Innenwandung drücken.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die beiden Auskleidungsteile im Bereich der größeren Achse des

JO Gehäuses durchgehend ausgebildet sind und ihr Stoß im Bereich der kleineren Achse des Gehäuses liegt. In diesem Bereich sind die nach innen gewölbten Übergangsabschnitte vorgesehen, die die biegbaren, etwa halbkreisförmigen Auskleidungsteile unter einer genau einstellbaren Vorspannung gegen die Innenwandung des Gehäusemantels drücken. Die beiden Gehäusehälften haben jeweils einen leicht zu bearbeitenden halbkreisförmigen Abschnitt, und die endgültige epitrochoidenförmige Innenkontur ergibt sich erst beim Zusammenschrauben der beiden Gehä'-sehälften. Dabei legen sich die biegbaren Auskleidungsteile mit einem Preßsitz gegen die halbkreisförmigen Abschnitte des Gehäusemantels und bewirken so einen optimalen Wärmeübergang während des Betriebes der Kreiskolbenmaschine und gleichzeitig eine einwandfreie Fixierung der streifenförmigen Auskleidungsteile innerhalb des Gehäusemantels. Dadurch ist gleichzeitig eine größere Laufiruhe erreicht.

Die Qualität des Festsitzes läßt sich besonders gut

dadurch einsiellen, daü die Übergangsabschnitte durch von den Auskleidungsteilen getrennte Verbindungsstükke gebildet sind.

Durch die Art der Ausbildung der Auskleidungsteile wird ermöglicht, daß diese aus Stahl bestehen und mit Chrom plattiert sein können.

Besondere Vorteile ergeben sich bei dem Verfahren zur Herstellung des Auskleidungsteils, das erfindungsgemäß darin besieht, daß ein Metallstreifen etwa halbkreisförmig gebogen und mit seiner Außenfläche in Anlage an einer Ausnehmung eines Bohrblocks gehalten wird, die eine der epitrochoidenförmigen Innenkontur der Auskleidungsteile entsprechende Form aufweist, und daß die Innenfläche des eingespannten Metallstreifen von einem kreisförmig umlaufenden Werkzeug bearbeitet wird. Im Gegensatz zu den bekannten, ziemlich aufwendigen Kopierfräsmaschinen bringt die Erfindung den Vorteil, daß das bewegte Werkzeug auf einer kreisförmigen Bahn umlaufen und

in einfachster Weise radial nachgestellt werden kann, während die ziemlich komplizierte Kontur an dem feststehenden Bohrblock ausgebildet ist. Die Kontur ist damit stets gleichbleibend und unterliegt keinerlei Verschleiß, was bei einer M aschine mit bewegten Teilen, wie einer Kopierfräsmaschine, nicht möglich ist.

Die gleichen Vorteile ergeben sich auch bei einem anderen Verfahren zur Herstellung des Auskleidungsteils, bei dem erfindungsgemäC vorgesehen ist, daß ein Metallstreifen übr einen Dorn gebogen wird, dessen Umfang der epitrochoidenförmigen Innenkontur des Auskleidungsteiles entspricht, und daß die Außenfläche des Metallstreifen in Anpassung an die halbkreisförmigen Abschnitte der Gehäusemantel-Innenwandung halbkreisförmig bearbeitet wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Gehäusemantels mit seiner Auskleidung einer Kreiskolbenmaschine, F i g. 2 einen Auskleidungsteil in Seitenansicht,

Fig.3 einen weiteren Auskleidungsteii in Seitenansicht,

Fig.4 einen Bohrblock in Seitenansicht mit einem eingesetzten Auskleidungsteii gemäß F i g. 2 und

Fig.5 einen Meßblock mit einem fertigen Auskleidungsteil gemäß F i g. 2.

Fig. 1 zeigt einen Gehäusemantel 10 aus beispielsweise Gußeisen oder Aluminium für eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine, wie einen Wankel-Motor, mit einem Arbeitsraum 11, in dem ein nicht dargestellter Kolben mit drei Kanten umläuft. Die Innenwandung des Arbeitsraumes 11 besteht aus zwei halbkreisförmigen Abschnitten 12, die duirch ebene Abschnitte 13 verbunden sind, die tangential an die halbkreisförmigen Abschnitte 12 angepaßt sind. Eine Auskleidung 14 aus Stahl erstreckt sich entlang der Innenwandung und hat eine epitrochoidenförmige Innenkontur mit zwei nach innen gewölbten Übergangsabschnitten 16 im Bereich der kleineren Achse des Gehäuses. Die Auskleidung besteht aus zv ;i biegbaren Auskleidungsteilen 15. Die Auskleidungsteile 15 erstrecken sich über die halbkreisförmigen Abschnitte 12 des Gehäusemantels 10, und die beiden Übergangsabschnitte 16 sind an Verbindungsstücken ausgebildet, die an dem ebenen Abschnitt 13 anliegen. Die Übergangsabschnitte 16 sind zur Vervollständigung der epitrochoidenförmigen Innenkontur zwischen den Auskleidungsteilen 15 angeordnet. Die Verbindungsstücke sind beispielsweise durch Schrauben an dem Gehäusemantel 10 befestigt. Jedes Verbindungsstück kann auch durch eint.n Teil 16a befestigt werden, der in die Rückseite des Verbindungsstücks und den Gehäusemai.tel eingesetzt ist, oder das Verbindungsstück selbst kann — wie bei 16£> angedeutet — in den Gehäusemantel 10 eingesetzt sein. Die Umfangslänge der Auskleidungsteile 15 ist vor dem Einbau in den Gehäusemantel 10 etwas größer als die Umfangslänge der halbkreisförmigen Abschnitte 12. so daß nach dem Einbau die Auskleidungsstücke 15 mit Preßsitz an den halbkreisförmigen Abschnitten 12 anliegen. Die Stirn- m> seilen des Gehäuses sind durch nicht dargestellte Abschlußplatten verschlossen.

Jeder Auskleidungsteil 15 (Fig.2) oder 19 (Fig.3) besteht aus einem Metallstreifen. Ein Zuschnitt des Streifens wird mit den erforderlichen Abmessungen gebogen und mit seiner Außenfläche in eine halbkreisförmige Form gepreßt. Der Durchmesser der Form ist um einen Betrag größer als der Durchmesser des Gehäusemantels, der erforderlich ist, um ein ausreichendes Festklemmen bzw. ein freies Spreizen beim Einbau in den Gehäusemantel zu ermöglichen.

Der Auskleidungsteil 15 wird dann gemäß F i g. 4 in einen Bohrblock 17 eingesetzt und auf seine Umfangsenden ein Druck aufgebracht, der die Außenfläche des Auskleidungsteils 15 in engen Kontakt mit der Oberfläche einer Ausnehmung 18 innerhalb des Bohrblocks 17 drückt Die Ausnehmung 18 ist derart ausgebildet, daß nach Bearbeitung der Innenfläche des Auskleidungsteils 15, wobei entweder ein Werkzeug auf einer kreisförmigen Bahn rotiert oder ein sich in axialer Richtung bewegendes, kreisförmiges Räumwerkzeug verwendet wird, der Auskleidungsteil :I5 die erforderliche Dickenänderung längs seines Umlfangs hat, um — auch wenn er anschließend plattiert wird — auf der Innenfläche die epitrochoidenförmige Kontur zu haben, wenn er in den Gehäusemantel eingesetzt wird.

Nach dem Entfernen aus dem Bohrblock 17 wird auf der Innenfläche des Auskleidungsteils und ggf. auch an den Kanten und in etwaigen in diesem vorgesehenen Öffnungen eine Hartchromplattierung -ngebracht, die eine Dicke zwischen 0,025 und 0,125 mm haben kann. Der Überzug kann durch ein Präzisions-Streichplattierverfahren oder — wenn ein dickerer Überzug erforderlich ist — unter Anwendung eines Plattierverfahrens aufgebracht werden, bei dem Chrom unter gleichzeitigem Schleifen der Ablagerung aufgebracht wird. Hierbei kann die fertige Innenfläche der Auskleidungsteile 15 — ggf. mit Ausnahme der Umfangsenden — erstellt werden. Ein Nachschleifen der in den Gehäusemantel eingesetzten Auskleidung ist möglich.

Im allgemeinen wird die Dicke der Auskleidung bezüglich der Gehäusemanteldicke so gewählt, daß die relativen Expansionskoeffizienten und die Temperaturgradienten von der epitrochoidenförmigen Innenkontur zu der äußeren Oberfläche des Gehäusemantels etwaige nachteilige Auswirkungen auf die Innenkon'ur in^folge der Beanspruchungen, einschließlich der thermischen Spannungen, auf ein Minimum reduzieren.

Bein Einbau der Auskleidungsteile 15 und der Übergangsabschnitte 16 in den Gehäusemantel 10 werden die Übergangsabschnitte 16 zuerst an dem Gehäusemantel 10 befestigt, der dann durch Eihitzung expandiert wird, und/oder die biegbaren Auskleidjngsteile 15 können beispielsweise dadurch gekühlt werden, daß sie in flüssigen Stickstoff getaucht werden. Die Auskleidungsteile 15 werden dann ir die: halbkreisförmigen Abschnitte 12 des Gehäusemantels 10 gedrückt. Da die Auskleidungsteile 15 am Umfang eine Überlänge haben, werden sie und die Übergangsabschnitte 16 beim Kühlen in Umfangsrichtung zusammengedrückt und in engen Kontakt mit der Innenwandune des Gehäusemariteis 10 gebracht.

Der Gehäusemanipl 10 kann längs der kleineren Achse A-A oder in Ebenen B-B parallel zu der kleineren Achse A-A am Stoß zwischen den Auskleidungsteilen 19 oder den Auskleidungsteilen 15 und den Übergangsabschnitten 16 geteilt s Jn. Die Teile des Gehäusemantels 10 sind durch Bolzen verbunden. Ein drei- oder vierteiliger Gehäusemantel hat den Vorteil, daß die halbkreisförmigen Abschnitte 12 durch Schneidwerkzeuge erstellt werden können, die auf einer Kreisbahn umlaufen.

Ein anderes Verfahicn zur Herstellung des Auskleidungsteils 15 sieht vor, daß ein Metallstreifen über einen Dorn gebogen wird, dessen Umfang der epitrochoiden-

förmigen Innenkontur der Auskleidungsteile 15 entspricht, und daß die Außenfläche des Metallstreifens in Anpassung an die halbkreisförmigen Abschnitte 12 der Gehäusemantel-Innenwandung halbkreisförmig bearbeitet wird. Anschließend kann die Innenkontur mit Chrom plattiert werden. Eine Nachbearbeitung ist hierbei nicht erforderlich, so daß die Hartchromschicht auf die Innenfläche aufgebracht werden könnte, bevor die Außenfläche bearbeitet wird, d. h. wenn der Metallstreifen in flacher Form vorliegt, oder nach dem Biegen des Metallstreifens.

Bei Verwendung des Auskleidungsteils 19 gemäß I i g. i besteht die gesamte Auskleidung 14 nur aus /wci Auskleidungsteilen 19, die entlang der kleineren Achse A-A geteilt sind. Jeweils eine Hälfte der Ubergangsabschnitte 16 ist hierbei unmittelbar an den F.ndcn der Auskleidungsteilc 19 angeformt, so daß die Teilflächen durch die nach innen gewölbten Übergangsabschnittc verlaufen.

Die Auskleidungsteilc 15 bzw. 19 können auch aus unterschiedlichen Werkstoffen mit jeweils unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein, um Umfangs spannungen und thermische Spannungen in der Auskleidung und dem Gehäusemantel zu reduzieren, die dadurch entstehen, daß die Auskleidung im Bereich der Zündkerzenöffnung während jeder Zündphase einem Gas mit hoher Temperatur und am Ende einer jeden Kompressionsphase einem kalten Gasgemisch ausgesetzt ist. Der Gehäusemantel 10 kann mit mindestens einem umlaufenden Kanal 24 zur Kühlung versehen sein, der sich kontinuierlich oder an unter Abstand befindlichen Stellen zu der Außenfläche der Auskleidung 14 öffnet. Die Außenfläche der Auskleidung ist dann gegenüber deren Innenkontur an beiden Seiten des Kühlkanals 24 und an den Stoßstellen zwischen den Auskleidlingsteilen 15 bzw. 19 durch bekannte Dichtungselemente abgedichtet.

Fig. 5 zeigt einen Meßblock 21, in den ein fertiger Auskleidungsteil 15 eingesetzt ist, um die Überlänge an seinem Umfang zu kontrollieren. Der Auskleidungsteil 15 ist in eine Öffnung 23 in dem Meßblock 21 eingesetzt, deren Radius gleich dem Radius des halbkreisförmigen

ι» Abschnitts 12 des Gehäusemantels 10 ist, und eine vorbcstimmle Prüflasl wirkt auf cm linde des AuskleidungstciK 15, dessen anderes Ende an einem Anschlag 22 anliegt. Bei der Montage wirkt auf die Teilflächc eine größere Kompressionskraft als die von der Prüflasl aufgebrachte Kraft. Da sich die Wanddicke der Auskleidung entlang ihres Umfangs erheblich ändert, ist es notwendig, die Wanddickc an dicht beieinanderliegenden Stellen entlang des Umfangs zu kontrollirren, während der Auskicidungsteii in einem Bioci; ähnlich

.'« dem Meßblock gemäß F-" i g. 5 gehalten wird. Ein derartiger Block hat zweckmäßigerweisc eine größere Bohrung als der Meßblock, so daß die Teilflächen des Aiiskleidungstcils mil der Oberseite des Kontrollblocks nahezu bündig abschließen, wenn eine vorbcstimmle

:· Prüflasl aufgebracht wird.

Nach den obigen Ausführungsbcispielcn bestehen die Auskleidungsteile aus einem Stahl-Streifen mit einem C'hro;\ tiiierzug, doch sind auch folgende Werkstoffe geeignet: Aluminium mit einem harteloxierten Überzug

i" aus Aluminium: ein Stahl-Streifen, auf den eine Molybdänschicht aufgebracht ist; ein Stahl-Streifen mit einer Schicht aus ausienitischeni rostfreiem Steihl: 13% Mn-Stahl: nitrierter Stahl.

Hierzu Ξ Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Auskleidung Tür einen Gehäusemantel einer Kreiskolbenmaschine in Epitrochoiden-Bauart, dessen Innenwandung im wesentlichen aus zwei halbkreisförmigen Abschnitten besteht und mindestens zwei Auskleidungsteile aus Metall aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungsteile (15, 19) biegbar sind und die achsnahen Übergangsabschnitte (16) der epitrochoidenförmigen Innenkontur enthalten (19) oder die achsnahen Ubergangsabschnitte (16) in Form von getrennten Verbindungsstücken gebildet sind, wobei die Obergangsabschnitte (16) beide Auskleidungsteile (IS) an die halbkreisförmigen Abschnitte (12) der Gehäusemantel-Innenwandung drücken.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungsteile (IS, 19) aus Stahl bestehen und mit Chrom plattiert sind.

3. Verfahren zur Herstellung des Auskleidung\steils nach einun der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallstreifen etwa halbkreisförmig gebogen und mit seiner Außenfläche in Anlage an einer Ausnehmung (18) eines Bohrblocks (17) gehalten wird, die eine der epitrochoidenförmigen Innenkontur der Auskleidungsteile (15, 19) entsprechende Form aufweist, und daß die Innenfläche des eingespannten Metallstreifens von einem kreisförmig umlaufenden Werkzeug bearbeitet wird.

4. Verfahren zur Herstellung des Auskleidungsteils nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet daß ein Metallstreifen über einen Dorn gebogen wird, dessen Umfang der epitrochoidenförmigen innenkontur des Auskleidungsteiles (15, 19) entspricht, und daß die Außenfläche des Metallsireifens in Anpassung an dl·- halbkreisförmigen Abschnitte (12) der Gehäusemantel-Innenwandung halbkreisförmig bearbeitet wird.