DE2400485B2 - Synchronisiervorrichtung für eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung für einen parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschine, mit Kämmeingriff zwischen einem geradverzahnten Rippenrotor, der mit einer An- oder Abtriebswelle verbunden ist, und einem geradverzahnten Nu- tenrotor, der in den achsfernen Bereichen seiner Flanken in Nuten federnd eingelassene Dichtleisten aufweist und über ein mit den Rotoren verbundenes, zusammenwirkendes erstes Zahnradpaar mit demselben Übersetzungsverhältnis wie deren Drehzahlverhältnis mitgenommen wird.

Durch eine bekannte Synchronisiervorrichtung der vorgenannten Art (DT-OS 17 51 460) mit einem Zahnradpaar, dessen Spiel wesentlich geringer ist als das zwischen den Rotoren, lassen sich die Schwingungsbewegungen zwischen diesen auf die Amplitude des Spieles der Synchronisierzahnräder reduzieren, so daß ein direkter Flankenkontakt zwischen den Rotoren vermieden wird. Trotz der Tatsache, daß die über die Synchronisierzahnräder übertragene Leistung äußerst klein ist, tritt aber bei der bekannten Vorrichtung an den Flanken der Zähne Verschleiß auf, und in Extremfällen kann es sogar zum Bruch von Zähnen kommen.

Besondere Schwierigkeiten zeigen sich bei Verwendung von Maschinen der eingangs genannten Art als Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, wobei der Rippenrotor den Leistungsteil bildet, während der Nutenrotor als Absperrteil mit gleitenden Dichtungen an den Rippenflanken des Rippenrotors anliegt. Bei diesen Maschinen verhindern die Synchronierzahnräder zwar mit Erfolg eine unmittelbare Berührung zwischen den Rotoren, können jedoch Relativbewegungen zwischen den Dichtungen und dem sie tragenden Nu' tenrotor nicht vollständig ausschließen. Die gleitenden Dichtungen kommen somit zu Schwingungen gegenüber dem Nutenrotor, und es findet dadurch nur eine zeitweise Berührung am Rippenrotof statt, d. Iu die Abdichtung wird zeitweise unterbrochen, und es entstehen beträchtliche Leckverluste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronsiervorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sichergestellt ist. daß die Synchronisierzahnräder ständig an ein und derselben Flankenseite ihrer Zähne in Anlage verbleiben, so daß auch die Rotoren ständig genau ihre relative Winkelstellung beibehalten.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein zweites zusammenwirkendes Zahnradpaar, dessen eines Zahnrad fest mit dem einen Rotor und dessen anderes Zahnrad über eine Reibungskupplung mit dem anderen Rotor verbunden ist. wobei das Übersetzungsverhältnis von dem des ersten Zahnradpaars abweicht.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ergibt sich zwar eine etwas höhere Flächenpressung zwischen den Synchronisisrzahnrädern. Dennoch wird deren Verschleiß praktisch beseitigt, weil die früher, infolge der Schwingungen auftretenden stoßartigen Belastungen, die zur Grübchenbildung an den Zahnflanken führen konnten, vermieden werden. Da auch die Rotoren nicht mehr re'.ativ zueinander schwingen, bleiben die Dichtungen mit Bezug auf den sie tragenden Nutenrotor unbeweglich und in ständiger dichtender Anlage an den Flanken des Rippenrotors, so daß die Abdichtung beträchtlich verbessert ist.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Detail aus F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 einen vereinfachten Längsschnitt nach Schnittlinie 3-3 in F i g. 1 und

F i g. 4 in einer F i g. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Die in F i g. 1, 2 und 3 gezeigte Maschine besteht aus einem stationären Gehäuse 10, welches eine Arbeitskammer 12 umschließt, die sich aus zwei einander durchdringenden zylindrischen Bohrungen zusammensetzt. Ein das Leitungsteil bildender Rippenrotor 14 und ein das Absperrteil bildender Nutenrotor 16, die im Kämmeingriff stehen, sind im Gehäuse 10 aufgenommen und laufen in den zylindrischen Bohrungen der Arbeitskammer 12 um. Der Nutenrotor 16 hat acht Nuten 18 und dazwischen jeweils Stege 20, die sich vollständig innerhalb des Teilkreises dieses Rotors befinden. Am äußeren Rand jeder Nutflanke 26 trägt der Nutenrotor 16 in einem Schlitz 24 eine Dichtleiste 22, auf welche eine Vorbelastung drückt, die bestrebt ist, ihn aus dem Schlitz 24 in einer Richtung zu drücken, die sowohl eine Umfangs-, wie eine radiale Komponente hat (vgl. F i g. 2). Der Rippenrotor 14 hat vier Rippen 28 mit Zwischenräumen 30, die vollständig außerhalb des Teilkreises dieses Rotors 14 liegen. Jede Rippenflanke 32 des Rippenrotors 14 folgt im Querschnitt einer Kurve, die erzeugt wird durch die Kante der zusammenwirkenden Nutflanke 26 des Nutenrotors 16, wenn dieser zusammen mit dem Rippenrotor 14 umläuft. Die vom Nutenrotor 16 getragene Dichtleiste 22 wird dann wäh-

rend der Eingriffszeit in direkte Anlage an die Rippennanke 32 des Rippenrotors 14 gedrückt und gleitet an dieser von dem einen radialen Ende zum anderen entlang.

Der Rippenrotor 14 und der Nutenrotor 16 sind jeweils mit einem ihrer Synchronisierung dienenden Zahnrad 34 bzw. 36 undrehbar verb= nden. Die auf den Rotorwellen sitzenden Zahnräder 34, 36 stehen im Kämmeingriff und haben einen Teilkreis, der jeweils genau mit dem mit ihnen verbundenen Rotor 14 bzw. 16 übereinstimmt Die Zähnezahlen der Zahnräder 34, 36 betragen jeweils ein Vielfaches der Zahl der Rippen 28 bzw. 20 der zugehörigen Rotoren 14 bzw. 16. Im übrigen sind die Zahnräder 34, 36 in der Weise auf ihren Wellen festgelegt, daß bei derjenigen einseitigen Flankenberührung, welche der Drehung des Nutenrotors 16 in Vorwärtsrichtung entspricht, die Rippen 28 des Rippenrotors 14 genau in der Mitte einer Nut 18 des Nutenrotors 16 liegen, wenn sich die jeweilige Rippe 28 voll im Eingriff befindet

Zur Synchronisiervorrichtung zwischen den Rotoren 14 und 16 gehört weiterhin ein zweites Paar miteinander kämmender Zahnräder 38,40. Das eine Zahnrad 38 dieses zweiten Zahnradpaares hat einen etwas größeren Teilkreisradius als das gleichfalls koaxial und undrehbar mit dem Rippenrotor 14 verbundene Zahnrad 34. Das Zahnrad 40 sitzt zwar koaxial, aber drehbar am Nutenrotor 16. Zwischen beiden ist eine Reibungskupplung 42 angeordnet, die durch Federn 44 ständig in Eingriff gehalten wird. Durch die unterschiedlichen Teilkreise der Zahnräder 34 und 38 wird das Zahnrad 40 etwas schneller angetrieben als das koaxial angeordnete Zahnrad 36, so daß in der Reibungskupplung 42 ein gewisser Schlupf stattfindet. Die Kupplung überträgt jedoch ständig ein ausreichend großes Drehmoment, um die Zahnräder 34, 36 in der gewünschten relativen Drehwinkel-Eingriffsstellung zu halten und jede Tendenz zu Drehschwingungen des Nutenrotors 16 mit Bezug auf den Rippenrotor 14 zu unterdrücken.

F i g. 4 zeigt ein gegenüber F i g. 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem das auf der Welle des Nutenrotors 16 sitzende, hier mit 46 bezeichnete Zahnrad des zweiten Zahnradpaares undrehbar mit diesem Rotor verbunden ist, während das mit 48 bezeichnete Gegenrad koaxial, aber drehbar auf der Welle des Rippenrotors 14 angeordnet ist Diesmal hat das auf Seiten des Nutenrotors 16 befindliche Zahnrad 46 des zweiten Zahnradpaares einen etwas größeren Teilkreisradius als das koaxial sitzende Zahnrad 36 des ersten Zahnradpaars. Zwischen dem Zahnrad 48 und dem Rippenrotor 14 ist eine Reibungskupplung 50 vorgesehen, die durch Federn 52 in Eingriff gehalten wird. Bei Verwendung der Synchronisiervorrichtung nach F i g. 4 wird die relative Winkelstellung der Zahnräder 34, 36 des ersten Zahnradpaars mit Bezug auf den Rippenrotor 14 und den Nutenrotor 16 so eingestellt, daß sich die Zähne der Zahnräder 34 und 36 auf derjenigen Flankenseite berühren, welche einem Antrieb des Rippenrotors 14 durch den Nutenrotor 16 in Vorwärtsrichtung entspricht, während gleichzeitig bei vollem Eingriff einer Rippe 28 in eine Nut 18 die Rippe sich genau in der Mitte der letzteren befindet.

Unabhängig davon, welche Art von Zahnrad-Synchronisiervorrichtung benutzt wird, sollte das durch die Kupplung 42 bzw. 50 übertragene Drehmoment gerade ausreichend groß sein, um die Zahnräder 34, 36 ständig auch dann in der vorbestimmten relativen Winkelstellung zu halten, wenn das sich ändernde Drehmoment am Nutenrotor 16 dem durcn die Kupplung übertragenen Drehmoment entgegen gerichtet ist. Da die Drehmomentänderungen bei der gattungsgemäßen Maschinenart normalerweise sehr klein sind, können auch der Unterschied des Übersetzungsverhältnisses der beiden Zahnradpaare und die Größe der Kupplung 42, 50 verhältnismäßig klein gehalten werden, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen den mit Schlupf aneinander gleitenden Kupplungsflächen auf einem sehr niedrigen Wert bleibt. Gleichzeitig können die Federn 44 bzw. 52 so schwach gewählt werden, daß auch der K.upplungsdruck nur gering ist. In der Praxis sind Abrieb und Leistungsverlust, wie Versuche gezeigt haben, vollständig vernachlässigbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Synchronisiervorrichtung für eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine, insbeson- S dere Rotationskolben-Brennkraftmaschine, mit Kämmeingriff zwischen einem geradverzahnten Rippenrotor, der mit einer An- oder Abtriebswelle verbunden ist. und einem geradverzahnten Nutenrotor, der in den achsfernen Bereichen seiner Ranken in Nuten federnd eingelassene Dichtleisten aufweist und über ein mit den Rotoren verbundenes, zusammenwirkendes erstes Zahnradpaar mit demselben Obersetzungsverhältnis wie deren Drehzahlverhältnis mitgenommen wird, gekennzeichnet durch ein zweites zusammenwirkendes Zahnradpaar (38, 40; 46, 48), dessen eines Zahnrad fest mit dem einen Rotor und dessen anderes Zahnrad über eine Reibungskupplung (42, 50) mit dem anderen Rotor verbunden ist, wobei das Oberset-Zungsverhältnis von dem des ersten Zahnradpaars (34.36) abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradpaars (38, 40) so ausgelegt ist, daß es bestrebt ist, den Nutenrotor (16) schneller anzutreiben als das erste Zahnradpaar (34,36).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (42) auf der Welle des Nutenrotors (16) angeordnet ist.