DE2337592C3

DE2337592C3 - Auskleidung für einen Gehäusemantel einer Kreiskolbenmaschine in Epitrochoiden-Bauart

Info

Publication number: DE2337592C3
Application number: DE2337592A
Authority: DE
Inventors: Norman Ernest St. Albans Hertfordshire Fisher; Robert Wargrave Berkshire Oliver; Robert Edwin Marlow Buckinghamshire Walmsley
Original assignee: VANDERVELL PRODUCTS Ltd MAIDENHEAD BERKSHIRE (VER KOENIGREICH)
Current assignee: Federal Mogul Shoreham Ltd
Priority date: 1972-07-25
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1980-09-11
Also published as: FR2194232A5; DE2337592B2; JPS4992407A; GB1443928A; JPS559521B2; DE2337592A1; IT991370B

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 epitrochoidenformigfen 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 Auskleidlingsteilen zu dem Gehäusemantel und eine höhere Lauf ruhe zu erreichen. Dies 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 vorge-

schlagen, 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 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 Gehäusehälften. 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 Laufruhe erreicht.

Die Qualität des Festsitzes läßt sich besonders gut

dadurch einstellen, daß 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 besteht, 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 Metallstreifens 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 Maschine 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 erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß ein Metallstreifen über einen Dorn gebogen wird, dessen Umfang der epitrochoidenförmigen Innenkontur des Auskleidungsteiles entspricht, und daß die Außenfläche des Metallstreifens 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 Gehäuaemantels mit seiner Auskleidung einer Kreiskolbenmaschine, F i g. 2 einen Auskleidungsteil in Seitenansicht,

Fig.3 einen weiteren Auskleidungsteil in Seitenansicht

Fig.4 einen Bohrblock in Seitenansicht mit einem eingesetzten Auskleidungsteil 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-Motoir. 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 durch ebene Abschnittte 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 zwei 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 Tnnenkontur zwischen den Auskleidungsteilen 15 angeordnet. Die Verbindungsstücke sind beispielsweise durch Schrauben an dem Gehäusemantel 10 befestigt. Jedes Verbindungsstück kann auch durch einen Teil 16a befestigt werden, der in die Rückseite des Verbindungsstücks und den Gehäusemantel eingesetzt ist, oder das Verbindungsstück selbst kann — wie bei 16Λ 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 Abschr^:i:».; '2 anliegen. Die Stirn-Seiten des Gehäuses sind durch nicht dargestellte Abschlußplatten verschlossen.

Jeder Auskleidungsteil 15 (F i g. 2) oder 19 (F i g. 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 15 die erforderliche Dickenänderung längs seines Umfangs hat, um — auch wenn er anschließend plattiert wird — auf der Innenfläche die epitrocheidenförmige 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 angebracht, die eine Dicke zwischen 0,025 und 0,125 mm haben kann. Der Überzug kann durch ein Präzisions-Streichplattierverfahren oder — wenn ein dickerer Überzug erforderlicn 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 Innenkoritur infolge der Beanspruchungen, einschließlich der thermischen Spannungen, auf ein Minimum reduzieren.

Beim 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 Erhitzung expandiert wird, und/oder die biegbaren Auskleidungsteile 15 können beispielsweise dadurch gekühlt werden, daß sie in flüssigen Stickstoff getaucht werden. Die Auskleidungsteile 15 werden dann in 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 Innenwandung des Gehäusemantels 10 gebracht.

Der Gehäusemantel 10 kann längs der kleineren Achse A-A oder in Ebenen B-Bparallel zu der kleineren Achse A-A am Stoß zwischen den Auskleidungsteilen 19 oder den Auskleidungsteilen 15 und den Übergangsabschnitten 16 geteilt sein. 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 Verfahren 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 planiert werden. Eine Nachbearbeitung ist hierbei nicht !forderlich, 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 F i g. 3 besteht die gesamte Auskleidung 14 nur aus zwei Auskleidungsteilen 19, die entlang der kleineren Achse A-A geteilt sind. Jeweils eine Hälfte der Übergangsabschnitte 16 ist hierbei unmittelbar an den Enden der Auskleidungsteile 19 angeformt, so daß die Teilflächen durch die nach innen gewölbten Übergangsabschnitte verlaufen.

Die Auskleidungsteile 15 bzw. 19 können auch aus unterschiedlichen Werkstoffen mit jeweils unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein, um Umfangsspannungen 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 Seitei des Kühlkanals 24 und an den Stoßstellen zwischen de: Auskleidungsteilen 15 bzw. 19 durch bekannte Dich tungselemente abgedichtet.

Fig.5 zeigt einen Meßblock 21, in den ein fertige Auskleidungsteil 15 eingesetzt ist, um die Überlänge ai seinem Umfang zu kontrollieren. Der Auskleidungstei 15 ist in eine öffnung 23 in dem Meßblock 21 eingesetzt deren Radius gleich dem Radius des halbkreisförmigei

ίο Abschnitts 12 des Gehäusemantels 10 ist, und eint vorbestimmte Prüflast wirkt auf ein Ende des Ausklei dungsteils 15, dessen anderes Ende an einem Anschlaj 22 anliegt. Bei der Montage wirkt auf die Teilfläche ein größere Kompressionskraft als die von der Prüflas aufgebrachte Kraft. Da sich die Wanddicke de Auskleidung entlang ihres Umfangs erheblich ändert, is es notwendig, die Wanddicke an dicht beieinanderlie genden Stellen entlang des Umfangs zu kontrollieren während der Auskleidungsteil in einem Block ähnlicl dem Meßblock gemäß Fig.5 gehalten wird. Eir derartiger Block hat zweckmäßigerweise eine größere Bohrung als der Meßblock, so daß die Teilflächen de Auskleidungsteils mit der Oberseite des Kontrollblock: nahezu bündig abschließen, wenn eine vorbestimmtf Prüftest aufgebracht wird.

Nach den obigen Ausführungsbeispielen bestehen di< Auskleidungsteile aus einem Stahl-Streifen mit einen Chromüberzug, doch sind auch folgende Werkstoffe geeignet: Aluminium mit einem harteloxierten Überzug aus Aluminium; ein Stahl-Streifen, auf den eine Molybdänschicht aufgebracht ist; ein Stahl-Streifen mi einer Schicht aus austenitischem rostfreiem Stahl; 13°/< Mn-Stahl; nitrierter Stahl.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungsteile (15,19) aus Stahl bestehen und mit Chrom plattiert sind.

3. Verfahren zur Herstellung des Auskleidungsteils nach Anspruch 1 oder 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 Metallstreifens in Anpassung an die halbkreisförmigen Abschnitte (12) der Gehäusemantel-Innenwandung halbkreisförmig bearbeitet wird.