DE2444278A1

DE2444278A1 - Scheiteldichtleiste fuer rotationskolben-verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2444278A1
Application number: DE19742444278
Authority: DE
Inventors: Rao Vemulapalli D Nageswar
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1974-09-17
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS5059609A; CA1029666A; JPS554928B2; GB1453177A; US3873249A

Description

Scheiteldichtleiste für Rotationskolben-Verbrennungsmotor en

Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheiteldichtleiste für Rotation skolb en Verbrenunngsmotoren, die in einer, einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Scheitelnut eines Rotationskolbens aufgenommen wird.

Das in der vorliegenden Anmeldung gezeigte Ausführungsbeispiel bezieht sich hierbei auf einen Rotationskolben-Verbrennungsmotor mit einem epitrochoidenförmigen Gehäuse und einem dreibogigen Rotationskolben, der an einer Exzenterwelle über entsprechende Zahnräder gesteuert drehbar gelagert ist. Scheiteldichtleisten für Rotationskolben-Verbrennungsmotoren dieser Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Die Scheiteldichtleistenanordnung besteht hierbei in den meisten Fällen aus mehreren Einzelteilen, von denen z. B. ein Teil die Abdichtfunktion und andere Teile die Anpreßfunktion der Scheiteldichtleiste übernehmen.

Solche mehrteiligen Scheiteldichtleistenanordnungen sind in ihrer Herstellung verhältnismäßig aufwendig und darüber hinaus schwierig zu montieren.

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Sitz der Gesellschaft: Köln · Registergericht Köln, HRB 84 · Vorsitzender des Aufsichtsrates: Max Ueber · Vorstand: Hans Schaberger, Vorsitzender

Franz J. Bohr · Waldemar Ebers · Charles W. Flynn ■ Gordon A. Guthrie · Wilhelm Inden · Alfred Langer

Stellvertretend: Klaus-Dieter Banzhaf · Horst Bergemann · Paul A. Guckel · Hans-Joachim Lehmann

Die Aufgabe; lU'.r Erfindung ist es, cine ScheitoldichtUuHte der oingangB genannten Art zu schaffen, die im wesentlichen aus einem Stück aus herkömm lichem Material besteht und sowohl die Abdicht- als auch die Anpreßfunktion übernimmt. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtleiste sowie deren Montage soll hierbei möglichst einfach und billig sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine Scheiteldichtleiste die in den Patentansprüchen aufgezeigten Merkmale aufweist.

Die äußere Stirnkante der erfindungsgemäßen Scheiteldichtleiste kann hierbei mit einem Kunststoffmaterial mit niedrigem Reibungskoeffizienten gefüllt sein, das die Oberfläche des epitrochoidenförmigen Gehäuses schmiert. Ein solches Polymer kann hierbei Rblyarylsutfon sein.

Die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste kann an ihrer inneren Stirnkante über ein schwammförmiges Silikonmaterial abgedichtet sein.

Das schwammförmige Silikonmaterial und das Polymer mit geringem Reibungskoeffizient sind Gegenstand einer eigenen Anmeldung.

Die Erfindung wird anhand eines in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausfüh rung sb ei spiel es näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen, einstückigen Scheitel dichtleiste.

Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine in einer Scheitelnut eines Rotation skolb ens aufgenommenen erfindungsgemäßen Scheitel dichtleiste in Anlage gegen die Wandung des epitrochoidenförmigen Gehäuses.

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Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Teiles der erfindungsgemäßen Scheiteldichtleiste aus Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt ähnlich der Fig. 2 bei in einer Richtung verformter Scheiteldichtleiste.

Fig. 5 zeigt einen vertikalen Schnitt ähnlich der Fig. 2 bei in der anderen Richtung verformter Scheiteldichtleiste.

Die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste ist in den Fig. mit 10 bezeichnet.

Der Rotationskolben-Verbrennungsmotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein epitochoidenförmiges Gehäuse und einen dreibogigen Rotationskolben auf, der auf einer Exzenterwelle über entsprechende Zahnräder gesteuert drehbar gelagert ist. Ein Rotationskolben-Verbrennungsmotor dieser Art weist ein Dichtungssystem auf, das für eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Rotationskolben, den Gehäuseseitenwänden und der Epitrochoidenfläche des Gehäuses sorgt. Zu diesem Zweck weist das Dichtungssystem Seitendichtleisten, Eckdichtungen und Scheiteldichtleisten auf, die am Rotationskolben angeordnet sind. Die Scheiteldichtleisten werden in im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Scheitelnuten an den Scheiteln des Rotationskolbens aufgenommen und liegen gegen die Epitrochoidenflächen des Gehäuses. Die Eckdichtungen weisen im wesentlichen eine zylindrische Form auf und werden in zylindrischen Ausnehmungen in den Seitenflächen des Rotationskolbens aufgenommen, die zu beiden Enden der Scheiteldichtnut angeordnet sind. Die Eckdichtungen liegen gegen die Seitenwand des Gehäuses und sind in ihren Ausnehmungen nur axial beweglich. Die Seitendichtleisten sind streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich in bogenförmigen Nuten in den Seitenflächen des Rotationskolbens von einer Eckdichtung zur anderen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich hier nur mit der Ausgestaltung einer US-553 / 6. September 1974 QQ313/Q351 "⁴"

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Scheiteldichtleiste und der Art ihres Zusammenwirkens mit der Scheitelnut im Rotationskolben und mit der Epitrochoidenfläche im Gehäuse.

Die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste 10 besteht im wesentlichen aus einem Streifen aus hartem Material, wie z. B. Graphit. Das Material der S'. heiteldichtleiste 10 ist hierbei durch einen verhältnismäßig niedrigen Elastizitätsmodul und eine hohe Festigkeit gekennzeichnet. Die Scheiteldichtleiste 10 wird hierbei in einer Scheitelnut 12 aufgenommen, die parallel zur Drehachse des Rotationskolbens 14 liegt. Der Rotationskolben 14 kann hierbei dreibogig ausgebildet sein und mit einer Epitrochoidenfläche 18 in einem Gehäuse 16 zusammenwirken.

Die Scheiteldichtleiste 10 weist hierbei eine Breite auf, die nur etwas geringer als die Breite der Scheitelnut 12 ist. Sie steht jedoch über die Scheitelnut 12 um einen Betrag vor, der im wesentlichen dem Abstand des Scheitels des Rotationskolben S 14 von der Epitrochoidenfläche 18 entspricht.

Die Scheiteldichtleiste 10 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist an ihren beiden Seitenflächen mit einer Anzahl von einander überlappenden Schlitzen versehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind z. B. an der rechten Seitenfläche der Scheiteldichtleiste 10 Schlitze 20, 22 und 24 und an der linken Seitenfläche Schlitze 26, 28 und 30 angeordnet. Die verschiedenen Schlitze sind hierbei so ausreichend tief gehalten, daß die Schlitze 20, 22 und 24 die Schlitze 26, 28 und 30 überlappen.

Die Stirnkante der Scheiteldichtleiste 10 ist hierbei mit einer Nut 32 versehen, in der ein Kunststoff material 34 mit niedrigem Reibungskoeffizient eingebettet ist. Das Kunststoffmaterial 34 enthält einen schmierenden Weichmacher in der Form von Polyarylsulfon. Dieses Kunststoffmaterial 34 liegt gegen die Epitrochoidenfläche 18 und sorgt für eine Herabsetzung der Reibung zwischen dem Rotationskolben 14 und dem Gehäuse 16.

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Die untere Stirnkante der Scheiteldichtleiste 10 wird gegenüber der Basis der Scheitelnut 12 über ein schwammförmiges Silikonmaterial 36 abgedichtet.

Es ist vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste 1 0 in Verbindung mit einem Paar Eckdichtungen verwendet wird. In herkömmlicher Weise bestehen diese Eckdichtungen aus zylindrischen Teilen, die in zylindrischen Ausnehmungen in den Seitenflächen des Rotationskolbens aufgenommen werden und darin nur axial verschiebbar sind. Gemäß der Erfindung kann die Scheiteldichtleiste 10 an ihrer Basis eine Längsbohrung 38 aufweisen, durch die sich ein Bolzen 40 erstreckt. Die Enden des Bolzens 40 werden hierbei in den Eckdichtungen aufgenommen und sichern somit die Scheiteldichtleiste 10 gegen eine übermäßige radiale Verlagerung gegenüber dem Rotationskolben Selbstverständlich können auch andere Mittel verwendet werden, um die Scheiteldichtleiste 10 in der Scheitelnut 12 festzuhalten. So kann z. B. die Basis der Scheiteldichtleiste 10 in der Scheitelnut 12 durch Kleben befestigt werden, in dem ein Kunststoffmaterial 36 verwendet wird, das neben der Dichteigenschaft auch eine Klebe eigen schaft aufweist.

Funktion swei se

Im Betrieb wird die Scheiteldichtleiste 10 in der Scheitelnut 12 über das Kunststoffmaterial 36 und gegebenenfalls zusätzlich über den Bolzen 40 festgehalten. Obwohl die Scheiteldichtleiste 10 aus steifem Graphit besteht, besitzt sie eine begrenzte Elastizität infolge der einander überlappenden Schlitze 20 bis 30. Die Scheiteldichtleiste 10 weist hierbei sowohl eine seitliche als auch eine radial Nachgiebigkeit auf.

Die Scheiteldichtleiste 10 ist somit so ausgelegt, daß sie entsprechend den in den verschiedenen Kammern des Rotationskolben-Verbrennungsmotors herrschenden Drücken seitlich nachgeben kann.

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Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, teilt die Scheiteldichtlei stt; IO einen Teil des [nnenraumes des Gehäuses 16 in zwei Verbrennungsräume A und B. In Fig. ist hierbei die Lage der erfindungsgemäßen Scheiteldichtleiste 10 gezeigt, wenn der Druck im Verbrennungsraum A den Druck im Verbrennungsraum B übersteigt. Die Scheiteldichtleiste 10 wird hierbei nach rechts nachgeben und an der Stelle X zur Anlage gegen die Seitenwand der Scheitelnut 12 kommen. Zusätzlich dichtet das Kunststoffmaterial 36 an der Basis der Scheiteldichtleiste 10 diese gegenüber der Scheitelnut 12 ab. In Fig. 5 ist die Lage der Scheiteldichtleiste 10 gezeigt, wenn der Druck im Verbrennungsraum B den Druck im Verbrennungsraum A übersteigt. Die Scheiteldichtleiste 10 wird hierbei nach links nachgeben und an der Stelle Y zur Anlage an der Seitenwand der Scheitelnut 12 kommen. Zusätzlich dichtet wieder das Kunststoffmaterial 36 die Basis der Scheiteldichtleiste 10 gegenüber der Scheitelnut 12 ab.

Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung eine Scheiteldichtleiste 10 geschaffen, die eine einwandfreie Abdichtung zweier benachbarter Verbrennungsräume A und B ermöglicht. Die Scheiteldichtleiste 10 kann hierbei aus starrem Graphit hergestellt werden und zeichnet sich durch niedrige Kosten aus.

Um eine optimale Flexibilität der erfindungsgemäßen Scheitel dichtleiste 10 zu erzielen wurden verschiedene Ausführungen untersucht, wobei sich herausstellte, daß ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Größe der Schlitze und den benachbarten Teilen der Scheiteldichtleiste die günstigsten Ergebnisse lieferte.

Diese Dimensionsverhältnisse werden mit Bezug auf Fig. 3 erläutert. Jeder der Schlitze 20 bis 30 weist eine Breite von A auf. Da die Schlitze einander überlappend angeordnet sind, werden sie von einem Materialsteg mit der Dicke D voneinander getrennt. Das innere Ende eines jeden Schlitzes liegt um einen Betrag C von der gegenüberliegenden Seitenwand entfernt. Es wurde festgestellt, daß um eine maximale Flexibilität zu erzielen, die Breite der

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Schlitze (Breite A) geringer sein sollte als die Dicke der die einzelnen Schlitze trennenden Materialstege (Breite B). Weiterhin wurde festgestellt, daß die Breite der Schlitze (Breite A) gleich oder geringer einem Fünftel des Abstandes zwischen dem inneren Ende der Schlitze und der gegenüberliegenden Seitenfläche (Breite C) sein soll.

Eine erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste 10 aus Graphit, die Schlitze in den angegebenen Dimensionsverhältnissen aufweist, besitzt eine ausreichende Flexibilität, um einerseits die mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 erläuterte seitliche Nachgiebigkeit als auch die erwünschte radiale Elastizität sicherzustellen.

Die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste 10 besteht im wesentlichen aus einem einstückigen, geschlitzten Block aus Graphit. Ein Graphitmaterial mit niedrigem Elastizitätsmodul und hoher Festigkeit ist hierfür geeignet. Die Stirnkante der Scheiteldichtleiste 10 ist hierbei mit einem Kunststoffmaterial mit niedrigem Reibungskoeffizienten versehen. Die Scheiteldichtleiste 10 wird über geeignete Mittel, wie z. B. die Bolzen 40, gegen eine übermäßige radiale Verlagerung festgehalten. Dadurch werden die durch die Drehung des Rotationskolbens auf die Scheiteldichtleiste einwirkenden Fliehkräfte sicher aufgenommen, wodurch der Anpreßdruck der erfindungsgemäßen Scheiteldichtleiste unabhängig von der Drehzahl des Rotationskolbens und nur abhängig von der Elastizität der Scheiteldichtleiste selbst ist. Die Flexiblität und Zusammendrückbarkeit der erfindungsgemäßen Scheiteldichtleiste 10 ergibt eine wirksame Dichtfläche, die wesentlich größer ist als die durch herkömmliche Scheiteldichtleisten erzielbare Dichtfläche. Die bei Druckbelastungen auf die erfindungsgemäße Scheiteldichtleiste 10 wirksamen Dichtflächen sind in den Fig. 4 und 5 erläutert.

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Claims

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Patentansprüche

Scheiteldichtleiste für Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, die in einer im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Scheitelnut eines Rotationskolbens aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiteldichtleiste (10) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul besteht und zumindest an einer Seitenfläche mit einem längs verlaufenden Schlitz (20) versehen ist.

Scheiteldichtleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichfleiste (10) mit einer Vielzahl von längs verlaufenden Schlitzen (20, 22, 24) versehen ist, die sich vom einen Ende zum anderen Ende erstrecken und zumindest an einer Seitenfläche angeordnet sind.

Scheiteldichtleiste nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (10) an beiden Seitenflächen mit Schlitzen (20, 22, 24 und 26, 28, 30) versehen ist.

Scheiteldichtleiste nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (20, 22, 24 bzw 26. 28, 30) an den beiden Seitenflächen zueinander versetzt und einander teilweise überlappend angeordnet sind.

Scheiteldichtleistenach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (10) an ihrer Stirnkante mit einer längs verlaufenden Nut (32) versehen ist, die mit einem Kunststoffmaterial (34) mit niedrigem Reibungskoeffizient gefüllt ist.

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6. Scheiteldichtleiste nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (10) an ihrer Basis über eine Stift-Bohrung s-Verbindung (40-38) festgelegt ist.

7. Scheiteldichtleistenach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (10) an ihrer Basis über ein Dichtmittel (36) gegenüber dem Boden der Scheitelnut (12) abgedichtet ist.

8. Scheiteidichleiste nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (Breite A) der Schlitze (20, 22, 24 uid 26, 28, 30) gleich oder kleiner als ein Fünftel des Abstandes (Breite C) der Enden der Schlitze (20, 22, 24 bzw 26, 28, 30) von der gegenüber liegenden Seitenfläche der Scheiteldichtleiste (1O) ist.

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