DE2429386A1

DE2429386A1 - Rotationskolben-brennkraftmaschine in trochoidenbauart

Info

Publication number: DE2429386A1
Application number: DE2429386A
Authority: DE
Inventors: Horst Ehemann; Anton Mokratschek; Max Ruf
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH; Audi AG
Current assignee: Wankel GmbH; Audi AG
Priority date: 1974-06-19
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2275648A1; US4080116A; JPS5113011A; CA1050433A

Description

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/WUrtt. und Wankel GmbH - Lindau/ßoderisee

Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger innerer Mantelfläche und zwei parallelen Seitenteilen zusammensetzt und von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein rnehreckiger Kolben drehbar gelagert· ist, dessen Umfangsfläche mit der inneren Mantelfläche des Gehäuses volumenveränderliche Arbeitskammern begrenzt, wobei der Kolben in mindestens einer Stirnwand jeweils zwischen benachbarten Kolbenecken axialbewegliche Gasdichtungen trägt, die an der benachbarten Seitenwand des Seitenteiles entlanggleiten, und wobei in der betreffenden Stirnwand radial innerhalb der Gasdichtungen in mindestens einer zur Kclbendrehachse konzentrischen Ringnut eine axialbewegliche' Innendichtung eingesetzt ist, die durch Federkraft dichtend an der benachbarten Seitenwand anliegt.

Bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine der beschriebenen Art ist man im Interesse eines hohen Mitteldruckesbestrebt, die Gasdichtungen möglichst dicht zu halten. Andererseits hat sich gezeigt, daß die Innendichtung besser wirken kann, wenn diese durch nach innen entweichendes Gas angedrückt wird. Urn die Zuführung von Leckgas in den Raum Innerhalb der Gasdichtungen zu ermöglichen, könnte man zwar

50 9 882/006 8

das Stoßspiel zwischen den Dichtbolzen und den Gasdichtungen vergrößern, hierdurch entsteht jedoch der Nachteil einer undichten Maschine, welcher Füllungsverluste, einen Mitteldruckabfall im unteren Drehzahlbereich sowie eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und somit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Maschine zur Folge hätte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung zu schaffen, mit der eine Zuführung von Leckgas in den Raum innerhalb der Gasdichtung zum Andrücken der Innendichtung erreicht wird, ohne den Wirkungsgrad der Maschine zu verschlechtern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Seitenwand außerhalb der äußeren Hüllkurve-der Innendichtung eine Aussparung vorgesehen ist, die von der Gasdichtung periodisch überschliffen wird und die im Aussehubtakt befindliche Arbeitskammer zeitweise mit dem Raum radial innerhalb der Gasdichtung in Verbindung bringt. Der erfindungsgemäße Vorschlag hat den Vorteil, daß kein Leistungsverlust entstehen und der Wirkungsgrad der Maschine nicht nachteilig beeinflußt werden kann, da die irn Aussehubtakt befindliche Arbeitskammer mit dem Raum innerhalb der Gasdichtung verbunden wird.

Bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Seiteneinlaß ist vorgesehen, daß die Aussparung so angeordnet ist, daß nur dann eine Verbindung zwischen der im Aussehubtakt befindlichen Arbeitskammer und den Raum innerhalb dar Gasdichtung hergestellt ist, wenn der Seiteneinlaß außer einer Verbindung mit dem Raum innerhalb der Gasdichtung ist. Hierdurch wird vermieden, daß sich das über den Seiteneinlaß einströmende Frischgas mit der über die Aussparung in den Raum

50 9 8 82/0068

zwischen Gas- und Innendichtung eingeführten Leckgasmenge vermischen kann.

Normalerweise ist·die Innendichtung an der äußeren Umfangsf.lache zentriert, wodurch das Eindringen von Leckgas in die Ringnut verhindert oder verzögert und die Funktion der Innendichtung beeinträchtigt werden kann. Um hier Ab-. hilfe zu schaffen., wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß der Raum der Ringnut hinter der Innendichtung über mindestens eine Aussparung in der äusseren Umfangsfläche der Innendichtung und/ode'r in der aussein Nutwand der Ringnut mit dem Raum außerhalb der Innen-, dichtung zwischen der Gas- und Innendichtung in Verbindung steht. Ohne die Zentrierung der Innendichtung innerhalb der Ringnut zu beeinträchtigen," kann hierdurch das Leckgas aus dem Raum innerhalb der Gasdichtung ohne Verzögerung in die Ringnut geführt werden und in dieser die gleichen Druckverhältnisse herstellen wie im Raum innerhalb der Gasdichtung. Der somit erzeugte Druckausgleich kann die Dichtfunktion der Innendichtung an der Seitenwand weitgehend sicherstellen. Außerdem kann durch die Pulsation des Leckgases, die von der zeitweise über die Aussparung hergestellten Verbindung verursacht Wird, die Beweglichkeit der Innendichtung in der Ringnut gewährleistet werden. Die gleiche Wirr kung kann erzielt werden, wenn der Raum der Ringnut hinter der Innendichtung über mindestens eine Bohrung im Kolben mit dem Raum außerhalb der Innendichtung zwischen der Gas- und Innendichtung in Verbindung steht. Das Leckgas kann bei dieser Lösung zur Verbesserung der Dichtfunktion durch die Bohrungen hindurch hinter die Innendichtung geführt werden..

Die durch die Aussparungen in der äußeren Umfangsfläche und/ oder der äußeren Mutwand der Ringnut bzw. durch die Bohrungen im Kolben ermöglichte Zuführung von Leckgas in die Ringnut der Innendichtung ist auch bei Maschinen anwendbar, bei

_ h _
509882/0068

denen keine Aussparung in der Seitenwand vorgesehen ist, sondern bei denen das Leckgas auf andere Weise zugeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schema tische Ansicht einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, wobei das vordere Seitenteil weggelassen ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Gehäuses mit den Hüllkurven der Gas- und der Innendichtung,

Fig. J5 die Teilansicht eines Schnittes gemäß der Linie III-III in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, und

Fig. k die Teilansicht eines Schnittes ähnlich in Fig. 3 in einer zweiten Ausführungsform.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der die dargestellte Rotationskolben-Brennkraftmaschine ein Gehäuse 1 aufweist, das sich aus einem Mantel 2 mit mehrbogiger innerer Mantelfläche J und zwei parallelen Seitenteilen 4 zusammensetzt. Das Gehäuse 1 ist von einer Exzenterwelle 5 durchsetzt, auf deren Exzenter 6 ein flüssigkeitsgekühlter, dreieckiger Kolben 7 drehbar gelagert ist, der von Kühlflüssigkeit durchströmte innere Hohlräume 8 aufweist. Der Kolben ¹J ist an seinen Kolbenecken 9 mit radialbeweglichen Dichtleisten 10 versehen, die beim Umlauf des Kolbens 7 in Drehrichtung D ständig an der inneren Mantelfläche 3 entlanggleiten, wodurch drei volumenveränderliche Arbeitskammern A, B, G gebildet werden, in denen jeweils ein vollständiges Viertaktverfahren mit entsprechender Phasenverschiebung durchgeführt

509882/0068

wird. Zu diesem Zweck sind im Mantel 2 ein Einlaßkanal 1.1 für die Zuführung von Frischgas, eine .Zündkerze 12 und ein Auslaßkanal 13 für den Ausschub von verbranntem Gas vorgesehen. Das Frischgas kann aber auch anstelle des Einlaßkanal es 11 durch einen Seiteneinlaß 14 über beispielsweise ein Seitenteil 4 zugeführt werden. In der gezeigten Stellung des.Kolbens 7 befindet sich die Arbeitskammer A im Ansaugtakt, die Arbeitskammer B im Verdichtungstakt und die Arbeitskammer C im Ausschubtakt. Die Arbeitskammern A, B, C werden gegeneinander sowohl durch die Dichtleisten 10 als auch durch Gasdichtungen 15, die sich zwischen benachbarten Dichtleisten in Kolbenecken 9 erstrecken und mit diesen durch Dichtbolzen 16 verbunden sind, abgedichtet. Die Gasdichtlingen 15 und die Dichtbolzen 16 sind axialbeweglich in der Stirnwand 17 des Kolbens J angeordnet und werden federnd gegen die Seitenwände 4a der Seitenteile 4 gedrückt.

Unrein Übertreten von Kühl- oder Schmiermittel aus dem Kolbenhohlraum· 8 in die Arbeitskammern A, B, C entlang der Seitenwand 4a des Seitenteiles 4 zu verhindern, ist vorzugsweise in jeder Stirnwand 17 des Kolbens 7 eine zwischen dem Kolben 7 und dem Seitenteil 4 wirkende Innendichtung 18 vorgesehen, die in einer zur Kolbendrehachse konzentrischen Ringnut-19 axialbeweglieh eingesetzt ist. Wie auch in den Fig. 3 und 4 erkennbar, wird die Innendichtung 18, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine abgeschrägte Stirnfläche und einen U-förmig en Querschnitt aufweist, durch einen Federring 20 gegen die Seitenwand 4a des Seitenteils 4 gedrückt und durch einen Dichtring 21 innerhalb der Ringnut 19 abgedichtet sowie an der radial äußeren Nutwand der Ringnut 19 mit geringem Abstand axialbeweglieh gleitend geführt bzw. zentriert.

Um ein Eindringen von Leckgas in den Raum 22 zwischen der Gasdichtung 15 und der Innendichtung 18 und von da in die Ringnut 19 zu ermöglichen, ist'in der Seitenwand des.Seitenteiles 4

■ - 6 - ' 5098 8 2/0 06 8

eine Aussparung 23 vorgesehen, die in dem Bereich der Maschine angeordnet ist, in dem jeweils der Ausschubtakt stattfindet« Diese Aussparung 23 wird von den Gasdichtungen 15 bei Umlauf des Kolbens 7 periodisch überschliffen, so daß der Raum 22 zwischen den Gasdichtungen 15 und der Innendichtung 18 zeitweise mit der im Ausschubtakt befindlichen Arbeitskammer C in Verbindung kommt. Das Leckgas kann also bei laufender Maschine pulsierend in den Raum 22 einströmen, und auf die Innendichtung 18 wirken und diese in dichtende Anlage an der Seitenwand 4a des Seitenteiles 4 halten.

Dadurch, daß das Leckgas aus der im Ausschubtakt befindlichen Arbeitskammer C entnommen wird, tritt keine Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Maschine ein.

Die Aussparung 23 ist in den Fig. 1 und 2 stark vergrößert dargestellt. In der Praxis beträgt der Querschnitt nur wenige

2
mm . Wie in Fig. 2 gezeigt, liegt die Aussparung 23 außerhalb der äußeren Hüllkurve 24 der Innendichtung 18, jedoch auf der Hüllkurve 25 der Gasdichtung 15, so daß die Aussparung 23 im Zeitpunkt des Uberschleifens der Gasdichtungen I5 eine Überbrückung zwischen der im Ausschubtakt befindlichen Arbeitskammer C und dem Raum 22 innerhalb der Gasdichtung 15 herstellt. Die Aussparung 23 ist bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Seiteneinlaß im Seitenteil 4 so angeordnet, daß bei Umlauf des Kolbens 7 nur dann eine Überbrückung durch die Gasdichtung I5 hergestellt wird, wenn zwischen dem Seiteneinlaß 14 und dem Raum 22,. der in Fig. 2 schraffiert gezeichnet ^St.-und der Stellung im Zeitpunkt der Überbrückung entspricht^ innerhalb der Gasdichtung I5 keine Verbindung besteht.

Wegen des mitunter üblichen geringen Abstandes der Innendich-.· tung 18 von der äußeren Nutwand der Ringnut I9 kann der Leckgasdruck allerdings ;.. .;>.'., ohne weiteres aus dem Raum 22 in die Ringnut I9 zur Unterstützung des Anlagedruckes eindringen.

-7 -509882/0068

"T-

Um trotz der Zentrierung der Innendichtung 18 die Zuführung von Leckgas zum Nutgrund der Ringnut I9 zu erreichen, sind aus diesem Grund - wie in Fig.. 3 gezeigt - in der äußeren Nütwand der Ringnut 19, unter Beibehaltung der Zentrierung der Innendichtung 18 innerhalb der Ringnut I9, Aussparungen 26 vorgesehen, die sich von der Stirnseite des Kolbens 7 bis zum Nutgrund der Ringnut 1'9 erstrecken. Hierdurch kann zwischen dem im Raum 22 befindlichen Leckgas und dem Nutgrund der Ringnut 19 ein rascher Druckausgleich stattfinden, der zur Sicherung der Dichtfunktion der Innendichtung 18 beiträgt. Es ist" aber auch möglich, daß in der äußeren Umfangsfläche der Innendichtung 18 gestrichelt dargestellte Aussparungen 27 vorge- ■ sehen werden, mit denen die gleiche Wirkung erzielt wird. Die Aussparungen 26 können bei Demontage der Innendichtung 18 zusätzlich als Aushebetaschen dienen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann der Raum 22 zwischen der Gasdichtung 15 und der Innendichtung 18 über eine in der Stirnwand des Kolbens 7 angeordnete Bohrung 28 mit der Ringnut I9 verbunden werden. Auch bei diesem Ausführungsbeiüpiel kann das Leckgas ohne Verzögerung in die Ringnut I9 hinter die Innendichtung 18 gelangen und durch den somit erreichten Druck- " ausgleich zwischen dem Raum 22 und der Ringnut I9 bei Betrieb der Maschine ein sicheres Andrücken der Innendichtung 18 gegen die Seitenwand 4a des Seitenteiles 4 gewährleisten.

Die in den Fig. 5 und 4 für die linke Stirnwand I7 des Kolbens gezeigte Dichtungsanordnung kann prinzipiell auch für die rechte Stirnwand des Kolbens vorgesehen werden, wobei dann analog auch in der anderen Seitenwand 4a des Seitenteiles.4 eine Aussparung entsprechend der Aussparung 2j5 vorzusehen ist, falls nicht durch bekannte axiale Bohrungen durch den Kolben 7 ein Druckausgleich'zwiscr '·'■':- den von den Gas- und Innendichtungen begrenzten Räumen auf fielen Kolbenseiten erreicht wird.

509882/0068

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausspariangen 26, 27 bzw. die Bohrungen 28 auch dann vorgesehen werden können, wenn Leckgas auf andere Weise als durch die Aussparung 2J in den Raum 22 eingeführt wird.

- Patentansprüche -

509882/0068

Claims

2Λ29386

Patentansprüche

Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger innerer Mantelfläche und zwei parallelen Seitenteilen zusammensetzt und von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Umfangsfläche mit der inneren Mantelfläche des Gehäuses volumenveränderliche Arbeitskammern begrenzt, wobei der Kolben in mindestens einer Stirnvrand jeweils zwischen benachbarten Kolbenecken axialbewegliche Gasdichtungen trägt, die an der benachbarten Seitenwand des Seitenteiles entlanggleiten, und wobei in der betreffenden Stirnwand radial innerhalb der Gasdichtungen in mindestens einer zur Kolbendrehachse konzentrischen Ringnut eine axialbewegliche innendichtung eingesetzt ist, die durch Federkraft dichtend an der benachbarten Seitenwand anliegt, dadurch gekennzeichnet , daß in der Seitenwand (4a) außerhalb der äußeren Hüllkurve (24) der Innendichtung (18) eine Aussparung (2J) vorgesehen ist, die von der Gasdichtung (15) periodisch überschliffen wird und die im Ausschubtakt befindliche Arbeitskammer¹ (C) zeitweise mit dem Raum (22) radial innerhalb der Gasdichtung (15) in Verbindung bringt.

Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Seiteneinlaß, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2^) so angeordnet ist, daß nur dann eine Verbindung zwischen der im Ausschubtakt befindlichen Arbeitskammer (C) und dem Raum (22) innerhalb der Gasdichtung (15) hergestellt ist, wenn der Seiteneinlaß (14) außer Verbindung mit dem Raum (22) innerhalb der Gasdichtung (15) ist,

-10 -

§09882/0068

J5- Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere nach An spruch 1, mit einer Innendichtung, die an ihrer äußeren Urafangsfläche in der Ringnut zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum der Ringnut (19) hinter der Innendichtung (18) über mindestens eine Aussparung (26, in der äußeren Umfangsflache der Innendichtung (18) und/ oder·in der äußeren Nutwand der Ringnut (19) wit dem Raum (22) außerhalb der"Innendichtung (18) zwischen der Gas- (15) und Innendichtung (18) in Verbindung steht.

4. Rotationskolben-Brennkraftmaschine, insbesondere nach An spruch 1, mit einer Innendichtung, die an ihrer äußeren Umfangsfläehe in der Ringnut zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum der Ringnut (I9) hinter der Innendichtung (18) über mindestens eine Bohrung (28) im Kolben (7) mit dem Raum (22) außerhalb der Innendichtung (18) zwischen der Gas--(15) und Innendichtung (18) in Verbindung steht.

Co/bä

$09882/0088

Leerseite