DE2421240C3

DE2421240C3 - Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2421240C3
Application number: DE2421240A
Authority: DE
Inventors: Werner 7101 Obereisesheim Wieland
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1974-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DD117513A5; DE2421240A1; JPS50152108A; FR2269638B1; SE7504211L; FR2269638A1; CS202039B2; IT1037636B; DE2421240B2; SU594898A3; GB1454888A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei dem die Mantellaufbahn aus einer ringförmigen, mit dem Gehäusemantel verbundenen Laufbüchse besteht.

Ein derartiger Gehäusemantel einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine ist Gegenstand des Deutschen Patents 22 62 620.

Das Gehäuse der bekannten Kreiskolben-Brennkraftmaschine ist vollständig aus spanlos verformten Stahlblech-Einzelteilen hergestellt, die miteinander verlötet oder verschweißt sind. Die Mantellaufbahn wird dabei von einer ringförmigen Laufbüchse gebildet, die während des Fertigungsvorganges entweder mit einer verschleißfesten Schicht versehen oder aber auch gehärtet werden kann. Diese Ausbildung des Gehäuses ist jedoch aufgrund der vielen Einzelteile für größere Serien weniger geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gchäuscmanicl der eingangs genannten Art zu schaffen, der einschließlich seiner verschleißfesten Mantellaufbahn unter geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufbüchse von einem gehärteten Stahlblech gebildet ist und daß der Gehäusemantel aus zwei an der mittigen Querebene zusammengefügten Hälften besteht, die unmittelbar oder mittelbar miteinander und mit der Laufbüchse verbunden sind- Bei dieser Art der Verbesserung kann einerseits auf preiswerte Weise eine Mantellaufbahn mit wesentlich größerer Härte- und Verschleißfestigkeit erreicht werden, während andererseits auf die kostspieligen Kerne verzichtet werden kann, welche für die Ausbildung der Hohlräume bei den

ίο aus Gußteilen gefertigten Gehäusemänteln erforderlich sind, so daß die Kosten wesentlich gesenkt werden können.

Die Aufgabe kann aber auch dadurch gelöst werden, daß die Laufbüchse von einem gehärteten Stahlblech gebildet und von dem den Gehäusemantel bildenden Werkstoff umgössen ist Zweckmäßigerweise kann dabei der Härtevorgang der Laufbüchse bereits vor der Verbindung mit dem Gehäusemantel vorgenommen werden, da die vorgenannten Verfahren der Verbindung die Laufbüchse mit dem Gehäusemantel keinen nachteiligen Einfluß auf die erreichte Härte der Laufbüchse haben. Die Mantellaufbahn ist nach diesem Fertigungsablauf daher lediglich noch auf Fertigmaß zu bringen.

Die Hälften des Gehäusemantels können miteinander und mit der Laufbüchse verklebt werden. Bei dieser Lösung kan anstelle von Dichtungsringen in die Nuten der an der mittigen Querebene gebildeten Teilfuge Klebstoff eingebracht werden, welcher nach dem Zusammenfügen der Hälften und der Laufbüchse während einer folgenden Wärmebehandlung eine dichte Verbindung herstellt. Dieses Verfahren kann beispielsweise dann angewendet werden, wenn die Hälften des Gehäusemantels aus Aluminium oder aus Grauguß bestehen.

Der erfindungsgemäße Vorschlag kann weiterhin so ausgeführt sein, daß zwischen den Hälften des Gehäusemantels in der mittigen Querebene eine mit der Laufbüchse verbundene Zwischenplatte angeordnet ist.

Durch diese Zwischenplatte können die Hälften des Gehäusemantels, die beispielsweise aus Grauguß hergestellt sind, miteinander verlötet werden. Zu diesem Zweck können die Oberflächen der Zwischenplatten und der Laufbüchse, die sich mit den Hälften berühren, verkupfert werden. Bei der Erhitzung im Vakuumlötofen wird das flüssige Kupfer durch die Kapillarwirkung in die Spalten zwischen den einzelnen Bauteilen hineingezogen, so daß eine dichte Verbindung erreicht werden kann, die eine einwandfreie Wärmeübertragung zwischen den Einzelteilen gewährleistet. Außerdem kann auf der Mantellaufbahn der vorher gehärteten Laufbüchse eine gleichmäßige Durchhärtung erzielt und infolge des Lötvorganges im Vakuumlötofen eine Verzunderung der Oberflächen vermieden werden. Es ist aber auch möglich, daß die mit der Laufbüchse verbundene Zwischenplatte zwischen Hälften des Gehäusemantels angeordnet ist, die aus Aluminium hergestellt sind. In diesen Fällen können die Einzelteile miteinander verklebt werden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Hälften des Gehäusemantels aus Stahlblech gezogen werden. Bei einer solchen Lösung können die Hälften mit einfachen Preß- und Ziehwerkzeugen hergestellt werden. Außerdem kann die Wandstärke

hi dünner sein, als bei einem Gußteil, wobei eine dünne und vor allem überall gleichmäßige Wandstärke ermöglicht, so daß die während des Verbrennungsvorganges auftretende Wärme in ausreichendem Maße abgeführt

werden kann. Bei dieser Ausführung werden die Hälften η der mittigen Querebene zusammengefügt und _bemeinsam mit der Laufbüchse in einem Vakuum-Löto-Fen verlötet, wobei gleichzeitig die Laufbüchse gehärtet wird.

Um zu vermeiden, daß sich die Laufbüchse unter dem Einfluß der im Betrieb auftretenden Wf.rme verziehen und eine ballige Form annehmen kann, wird ferner vorgeschlagen, daß die Laufbüchse auf ihrer äußeren Umfangsfläche zumindest im Bereich des heißen Bogens para'iiel zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkungsrippen aufweist Für die Anordnung der Verstärkungsrippen sind in den gegenüberliegenden Hälften des Gehäusemantels entsprechende Nuten vorgesehen, falls die Lagerbüchse nicht vom Material des Gehäusemantels umgössen wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusemantels,

Fig.2 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie ß-ßaus F i g. 1,

Fig.3 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie B-B aus F i g. 1 in einer zweiten Ausführungsform,

Fig.4 eine perspektivische Expiosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusemantels ahnlich F i g. 1 in einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie C-C aus Fig.4 in einsr dritten Ausführungsform,

Fig.6 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie C-C aus F i g. 4 in einer vierten Ausführungsform,

Fig.7 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels in einer fünften Ausführungsform und

Fig.8 eine Laufbuchse in einer perspektivischen Darstellung.

Es sei zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen, in welcher der Gehäusemantel einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt ist, der im wesentlichen aus zwei spiegelbildlichen Hälften 1 und 2 sowie einer ringförmigen Laufbuchse 3 besteht. Durch diese Ausführung ist es möglich, daß die zur mittigen Querebene A offenen, von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlräume 4 der Hälften 1 und 2 ohne die Verwendung von gesonderten Kernen hergestellt werden können, wobei als Einlaß- und Auslaßkanäle dienende Rohrstücke 5 und 6 sowie ein Einsatz 7 zur Aufnahme der Zündkerzen mit eingegossen werden. Die Laufbüchse 3 hat die Form einer zweibogigen Trochoide und ist aus zwei Halbschalen 3a und 3b zusammengesetzt, die an ihren Stoßen 8 miteinander verschweißt sind. Im Bereich der Stöße 8 bzw. der langen Achse der Laufbuchse 3 sind Platten 9 angeschweißt, die mit eingesetzten Verbindungsrohren 10 auf der mittigen Querebene A angeordnet sind und nach dem Zusammenfügen mit den Hälften 1 und 2 der Lagefixierung dienen. Auf der Mantellaufbahn 11 der m> Laufbüchse 3 gleiten die Dichtleisten eines an sich bekannten und hier nicht dargestellten Kolbens der Rotationskolben-Brennkraftmaschine, wobei die Laufbuchse 3 zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit aus einem gehärteten Stahlblech hergestellt ist. in

In Fig. 2 ist der Gehäusemantel aus Fig. 1 in zusammengesetzten Zustand dargestellt. Dabei sind zur Abdichtung des von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlraumes 4 an der mittigen Querebene A des Gehäusemantels auf der Teilfuge der Hälfte 2 Nuten 12 vorgesehen, in welche Dichtungsringe 13 eingebettet sind. Die Hälften 1 und 2 werden mit weiteren Verbindungsrohren 10, die an ihren beiden Enden verstemmt sind, zusammengehalten, während die gehärtete Laufbuchse 3 anschließend in die zusammengefügten Hälften 1 und 2 eingeschrumpft wird. Durch die Bohrungen der Verbindungsrohre 10 werden dann die zur Montage des Gehäusemantels mit den übrigen Gehäuseteilen erforderlichen Zugschrauben hindurchgeführt

Bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind abweichend von der Ausführung gemäß F i g. 2 auf der Teilfuge sowohl der Hälfte 2' als auch der Hälfte Γ Nuten 12 angeordnet, die anstelle der Anbringung von Dichtungsringen mit Klebstoff gefüllt werden. Der Klebstoff geht nach dem Zusammenfügen sämtlicher Einzelteile und einer anschließenden Wärmebehandlung bei ca. 150⁰C eine innige Verbindung mit den Hälften V und 2' ein und dichtet somit die Teilfuge an der mittigen Querebene A und den übrigen Berührungsstellen zuverlässig ab.

In Fig.4 sind für gleiche und gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.! verwendet worden. Abweichend von der Ausführung gemäß F i g. 1 ist an der äußeren Umfangswand der Lagerbuchse 3' im Bereich der mittigeri Querebene A eine mehrteilige Zwischenplatte 14 angeordnet.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist die Zwischenplatte 14 mit der Lagerbuchse 3' durch Schweißen oder Löten verbunden worden. Nach dem Härten der Lagerbuchse 3' werden die Hälften 1" und 2" und die übrigen Einzelteile an den Berührungsstellen mit Klebstoff versehen, zusammengefügt, dann die Verbindungsrohre 10 an ihren beiden Enden verstemmt und zum Abbinden des Klebstoffes und zur Herstellung einer dichten Verbindung bei ca. 150° C wärmebehandelt.

Aus F i g. 6 ist ersichtlich, daß die Zwischenplatten 14 abweichend von der Ausführung gemäß F i g. 5 nicht mit der Lagerbuchse 3' verlötet oder verschweißt ist. Diese Ausführung findet vorzugsweise dann Verwendung, wenn die Hälften 1" und 2" aus Grauguß gefertigt sind und die Einzelteile in einem Vakuum-Lötofen miteinander verlötet werden. In diesem Falle wird die gehärtete Lagerbuchse 3' erst dann in den Gehäusemantel eingepreßt oder eingeschrumpft, wenn die übrigen Einzelteile miteinander verlötet sind.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Gehäuse:mantel au zwei gepreßten und tiefgezogenen Stahlblechhälften IS und 16, in die zur Aufnahme der Verbindungsrohre 10 entsprechende Augen 17 eingezogen sind. Im Bereich der äußeren Umfangsfläche des Gehäusemantels ist im Hohlraum 4 ein umlaufendes Blechband 18 angeordnet, das eine zusätzliche Abstützung und Abdichtung der in der mittigen Querebene A liegenden Teilfuge bildet. Wie bei der Herstellung des Gehäusemantels nach F i g. 6 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel sämtliche Einzelteile vorzugsweise zusammengelötet. Dabei wird an den Stoß- oder Berührungsstellen aller Einzelteile Kupferlot angebracht. Die Einzelteile werden darauf einschließlich der Laufbüchse 3 zusammengesetzt, in einem Vakuum-Lötofen gebracht, gemeinsam verlötet und die Laufbüchse gehärtet. Anschließend werden — wie auch bei den Beispielen nach F i g. 2, 3, 5 und 6 — die Außenflächen der beiden Stirnseiten des Gehäusemantels plangeschliffen und die Mantellaufbahn 11 auf

Fertigmaß geschliffen.

Wie aus F i g. 8 hervorgeht, kann die Laufbuchse 3, 3', die bei dieser Darstellung ohne die Platten 9 und ohne die mehrteilige Zwischenplatte 14 gezeigt ist, auf ihrer äußeren Umfangswand zumindest im Bereich des »heißen Bogens« der Trochoide zur Vermeidung von Wärmeverzügen parallel zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkungsrippen 19 aufweisen, welche in entsprechende Nuten 20 der Gehäusemäntel (F i g. 2, J. 5,6) eingreifen. Die Stöße 8 der Halbschalen 3a und 3b können außerdem durch eine zusätzliche Verstärkung 21 verbunden werden, die entgegen der Ausführung in F i g. 8 auch auf beiden Seiten angeordnet werden kann.

Verglichen mit Gußteilen, bei denen für die Ausbildung der Hohlräume gesonderte Kerne erforderlich sind, haben die erfindungsgemäßen Gehäuseteile neben den bereits genannten Vorteilen den Vorzug geringerer Herstellungskosten und eines geringeren Gewichtes. Außerdem können bei diesen Ausführungen gleichmäßige Wandstärken besser beherrscht werden und somit eine weitgehend sichere Wärmeübertragung gewährleisten.

Für die Laufbüchse kann beispielsweise lufthärtbarer Warmarbeitsstahl bzw. Schnellstahl verwendet werden, mit dem eine Rockwellhärte von 64—66 HRC (800—900 HV) erreicht wird. Die aufgetragenen Schichten aus verschleißfesten Material haben vergleichsweise dagegen eine Härte von 51 HCR (540-580 HV = Vickers).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei dem die Mantellaufbahn aus einer ringförmigen, mit dem Gehäusemantel verbundenen Laufbüchse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (3, 3') von einem gehärteten Stahlblech gebildet ist und daß der Gehäusemantel aus zwei an der mittigen Querebene zusammengefügten Hälften (1, 1', 1", 2, 2', 2", 15, 16) besteht, die miteinander unmittelbar oder mittelbar und mit der Laufbüchse (3,3') verbunden sind.

2. Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei dem die Mantellaufbahn aus einer ringförmiger., mit dem Gehäusemantel verbundenen Laufbüchse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (3, 3') von einem gehärteten Stahlblech gebildet und von dem den Gehäusemantel bildenden Werkstoff umgössen ist.

3. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (1, 1", 2, 2") des Gehäusemantels miteinander und mit der Laufbuchse (3,3') verklebt sind.

4. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hälften (1", 2") des Gehäusemantels in der mittigen Querebene (A) eine mit der Laufbüchse (3') verbundene Zwischenplatte (14) angeordnet ist.

5. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (15, 16) des Gehäusemantels aus Stahlblech gezogen sind.

6. Gehäusemantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (3, 3') auf ihrer äußeren Umfangsfläche zumindest im Bereich des heißen Bogens parallel zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkungsrippen (19) aufweist.