DE2604028C2

DE2604028C2 - Kreiskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2604028C2
Application number: DE2604028A
Authority: DE
Inventors: Tony Ralph Karrinyup Sarich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-03
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1984-11-29
Also published as: IT1055053B; US4037997A; CA1042807A; ES444857A1; FR2299512A1; DE2604028A1; BE838215A; GB1520972A; FR2299512B1; IT1055054B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolbenmaschine mit einem Gehäuse, das aus einem ringförmigen, von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantel gebildet wird, mit einer in dem Gehäuse angeordneten Exzenterwelle, auf deren Exzenter ein Kolben gelagert ist, sowie mit im Kolben und im Gehäuse geführten, Arbeitskammern veränderbaren Volumens begrenzenden Absperrschiebern, wobei der Kolben durch mindestens eine Kurbel an das Gehäuse angelenkt ist, deren Achsabstand demjenigen der Exzenterwelle entspricht

Der Kolben ist üblicherweise drehbar und exzentrisch auf einer Welle aufgenommen, die in dem Gehäuse gelagert ist, so daß beim kreisförmigen Umlauf des so Kolbens die Welle in dem Gehäuse gedreht wird.

Bei derartigen Motoren ist es nötig sicherzustellen, daß der Kolben seinen kreisförmigen Umlauf ausführt, ohne sich relativ zum Gehäuse zu drehen, das heißt, daß er eine konstant bleibende Winkelstellung gegenüber dem Gehäuse beibehält. Um den Kolben an einer solchen Drehung zu hindern, ist durch die DE-OS 21 34 565 bekannt, eine zweite exzentrische Verbindung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse vorzusehen, die die gleiche Exzentrizität besitzt, wie der Kolben gegenüber der ihn tragenden Welle. Diese Verbindung besteht aus Zapfen, die in einem Seitenteil des Gehäuses in gleichen Abständen voneinander um die Achse der Exzenterwelle verteilt sind und in Lochungen in einer Seitenplatte des Kolbens eingreifen. Der Hub der Zapfen ist entsprechend der Exzenterwelle gewählt, so daß dann, wenn sich diese dreht, der Kolben eine Kreisbahn durchläuft.

Bei den sich ändernden Arbeitsbedingungen, insbe

sondere in einem Motor mit innerer Verbrennung, sind der Kolben und das Gehäuse unterschiedlichen thermischen und mechanischen Bedingungen unterworfen, wobei jede Bedingung veränderlich ist, was zu thermischen und mechanischen Verformungen des Kolbens und des Gehäuses führt Wenn die Kreisbewegung des Kolbens von einer Mehrzahl von exzentrischen Zapfen oder Kurbeln gesteuert wird, ist es erforderlich, ein ausreichendes Spiel vorzusehen, um die vorerwähnten mechanischen und thermischen Verformungen zuzulassen, was eine sehr lose Passung der exzentrischen Zapfen und ihrer Lager erfordert und zu einer Beeinträchtigung der Steuerung zur Verhinderung einer Drehung des Kolbens führt Wenn andererseits das Spiel so gewählt wird, daß eine einwandfreie Steuerung der Kolbenbewegung ohne Drehung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse möglich ist, führen die mechanischen und thermischen, bei dem normalen Betrieb auftretenden Verformungen zu einer extrem hohen Reibung an den exzentrischen Zapfen und der Exzenterwelle und zu einem vorzeitigen Verschleiß ihrer Lager.

Eine beispielsweise auftretende thermische Wirkung besteht in einer Änderung des Durchmessers des Drehkreises, auf dem die exzentrischen Zapfen in dem Kolben und in dem Gehäuse angeordnet sind. Beim Betrieb der Maschine schrumpft der Durchmesser des Drehkreises des Zapfenlagers in dem Gehäuse leicht aufgrund der thermischen Expansion desjenigen Abschnitts des Seitenteils des Gehäuses, der einen Teil der Arbeitskammer bildet Da dieser Abschnitt des Seitenteils durch den wassergekühlten, außen liegenden Abschnitt des Seitenteils beeinflußt wird, der mit der Wasserkühlung des Gehäuses in Kontakt steht, wird der innere, die Kurbellager tragende Abschnitt des Seitenteils nach innen gedrückt mit dem Ergebnis, daß der Durchmesser des Drehkreises der Zapfenlager leicht verringert wird. Andererseits ist der Kolben während des Betriebes hohen Temperaturen ausgesetzt und dehnt sich erheblich, was zu einer Vergrößerung des Durchmessers des Drehkreises der in dem Kolben aufgenommenen Zapfenlager führt.

Auf diese Weise bewegen sich während des Betriebes der Maschine die Lager für die Zapfen in dem Kolben und in der Seitenwand des Gehäuses nicht unerheblich gegeneinander.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kreiskolbenmaschine derart zu verbessern, daß temperaturbedingte Verformungen der Teile des Führungsgetriebes kompensiert und damit Reibung und Verschleiß verringert werden.

Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten Kreiskolbenmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Exzenterwelle koaxial zum Kolben eine Lenkerscheibe angeordnet ist, die durch die mindestens eine Kurbel an ein Seitenteil angelenkt ist und daß die Lenkerscheibe und der Kolben durch eine Verbindung miteinander gekuppelt sind, die Relativbewegungen in axialer und radialer Richtung zwischen Lenkerscheibe und Kolben zuläßt.

Vorzugsweise besteht die Verbindung zwischen der Lenkerscheibe und dem Kolben aus einer Zahnkupplung, bei der ein Zahn der Lenkerscheibe bzw. des Kolbens gleitend in eine Nut des Kolbens bzw. der Lenkerscheibe eingreift. Weiterhin sind die Flanken des Zahnes oder die entsprechenden Flanken der Nut vorteilhaft ballig ausgebildet.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung als Brennkraftmaschine, und

μ| es bedeutet

'($ Fig. 1 Schnitt gemäß linie 1-1 der F ig. 2;

S Fig. 2 Ansicht in Richtung der Achse der Exzenter-

fiü welle bei teilweise abgenommener Seitenwand;
i^ Fig.3 vergrößerte Darstellung der ineinandergrei-

i' fsnden Teile des Kolbens und der Lenkerscheibe; und

F i g. 4 perspektivische Darstellung der Lenkerschei-

Die Maschine besteht aus einem Gehäusemaniel 10 % und gegenüberliegend angeordneten plattenförmigen ff Seitenteilen 11, IM, die durch Bolzen mit dem Gehäu- Ϊ3 semantel 10 verschraubt sind. In den Seitenteilen ange- |jf ordnete Lager 15 nehmen eine Exzenterwelle 16 auf, die ύ in den Lagern um die Achse des Gehäusemantels 10 P drehbar ist Ein Kolben 13 mit einer Buchse und einem If Lager 14 ist auf dem Exzenter 17 der Exzenterwelle 16 ί« angeordnet Der Zwischenraum zwischen dem Kolben IS 13 und dem Gehäusemantel 10 ist in eine Zahl von Ary beitskammern unterteilt durch Anordnung von Ab- -■k Sperrschiebern 18, die mit ihrem inneren Ende an ebenen Oberflächenbereichen 19 des Kolbens anliegen und gleitend in Schlitzen 18/4 des Gehäusemantels aufgenommen sind.

Die Absperrschieber besitzen Stege 20, die sich in axialer Richtung jenseits des Kolbens und radial nach innen am Umfang des Kolbens erstrecken. Die Stege 20 sind gleitend in radialen Schlitzen der Seitenteile 11, MA aufgenommen. Die Stege 20 haben an ihnen befestigte Ansätze 21. die gleitend in Schlitze 22 eingreifen, die in der Endfläche des Kolbens angeordnet sind, um sicherzustellen, daß die Absperrschieber sich nichi radial gegenüber dem Kolben bewegen können, während eine Bewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Kolben und dem Absperrschieber längs des ebenen Oberflächenbereichs 19 möglich ist.

Jede Arbeitskammer ist abgedichtet durch Anordnung von Kolbendichtungen 30 zwischen dem Kolben 13 und den Seitenteilen 11, WA durch Dichtungen 31 zwischen dem Absperrschieber 18 und dem Oberflächenbereich 19 des Kolbens und durch Gehäusedichtungen 32 zwischen dem Absperrschieber 18 und dem Gehäusemantel 10. Jede Arbeitskammer ist mit einer Zündkerze 34 ausgestattet. Durch einen Durchlaß 35 in dem Seitenteil 11/4 wird jede Kammer mit einem Scheibenventil 36 verbunden, das um die Achse des Gehäusemantels 10 auf Lagern 37 rotiert. Die Zahl und die Stellung der Durchgänge in dem Scheibenventil 36 ist so bemessen, daß jede Kammer verbunden wird mit einer Einlaßleitung 38 unter Abschluß während des Kompressions- und des Arbeitshubes, und dann mit einem Auspuff 39 in zeitlicher Aufeinanderfolge verbunden wird.

Das als Lenkerscheibe 41 ausgebildete Steuerorgan ist drehbar von dem Zapfen 42 aufgenommen, der koaxial zu dem den Kolben 13 tragenden Exzenter 37 der Exzenterwelle 16 liegt. Der exzentrische Zapfen 42 ist über einen größeren Bereich seines Umfangs in Richtung der Exzentrizität hinterschnitten, wie bei 42a in Fig.2 gezeigt ist. Aufgrund dieser Hinterschneidung werden Verformungen der Exzenterwelle 16, die aufgrund der Exzentrizität und thermischer Einflüsse auftreten können, nur unbedeutend auf die Lenkerscheibe 41 übertragen. Es wurde gefunden, daß in der Praxis bei einem Zapfen mit einem Durchmesser von ca. 10 mm eine Hinterschneidung auf ungefähr 120° des Umfanges um die Stellen der maximalen und minimalen Exzentrizität vorgenommen werden kann, ohne daß die Wirksamkeit der Lenkerscheibe irgendwie schädigend beeinträchtiet wird.

Vier Kurbeln 43 gleicher Exzentrizität wie der des Exzenters 17 sind vorgesehen; jede Kurbel 43 besitzt einen Zapfen, der in einem Lager 44 der Lenkerscheibe 41 aufgenommen ist und einen weiteren Zapfen, der in einem Lager 45 des Seitenteils IM aufgenommen ist Statt der vier Kurbeln 43, wie sie im Ausführungsbeispiel angegeben sind, kann auch nur eine einzige Kurbel verwendet werden, um die erforderliche Führung der Lenkerscheibe 41 auszuüben. Die Verwendung mehrerer Kurbeln 43 verteilt die Belastung, so daß jede Kurbel und ihre Lager kleiner gehalten werden können. Die Hinterschneidung des Zapfens 42 läßt geringe Fehlpassungen zwischen der Kröpfung der Exzenterwelle 16 und den Kurbeln 43 zu, entsprechend den bei der Herstellung auftretenden Fertigungstoleranzen. Eine der Kurbeln 43 besitzt ein Ritzel 43/4, das auf dem Zapfen angeordnet ist der in dem Seitenteil 11/4 aufgenommen ist Das Ritzel 43Λ kämmt mit einem Zahnkranz 50, um das Scheibenventil 36 anzutreiben.

Die Lenkerscheibe 41 weist einen vom Umfang nach außen vorstehenden Zahn 46 auf, der von einer Nut 47 des Kolbens 13 aufgenommen ist. Der Zahn 46 hat in der Nut 47 ein beträchtliches Spiel in radialer und axialer Richtung relativ zu dem Exzenter 17 und den Kurbeln 43, so daß der Kolben 13 und die Lenkerscheibe 41 sich relativ zueinander in diesen Richtungen bewegen können in Anpassung an thermische und mechanische Verformungen während des Betriebes. Das Spiel zwischen dem Zahn und der Nut in Umfangsrichtung ist jedoch minimal. Mit diesem minimalen Spiel in der Umfangsrichtung kann sich der Kolben 13 zu der Lenkerscheibe 41 nicht im Winkel verstellen und die Lenkerscheibe 41 ist selbst an einer Winkelverstellung relativ zum Gehäuse durch die Kurbeln 43 gehindert.

Die Flanken 46/4 des Zahnes 46 sind ballig ausgebildet wie in Fig.3 gezeigt ist, um kleine Fertigungstoleranzen des Zahnes und der Nut auszugleichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreiskolbenmaschine mit einem Gehäuse, das aus einem ringförmigen, von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantel gebildet wird, mit einer in dem Gehäuse angeordneten Exzenterwelle, auf deren Exzenter ein Kolben gelagert ist, sowie mit im Kolben und im Gehäuse geführten, Arbeitskammern veränderbaren Volumens begrenzenden Absperrschieber, wobei der Kolben durch mindestens eine Kurbel an das Gehäuse angelenkt ist, deren Achsabstand demjenigen der Exzenterwelle entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Exzenterwelle (16) koaxial zum Kolben (13) eine Lenkerscheibe (41) angeordnet ist, die durch die mindestens eine Kurbel (43) an ein Seitenteil (U, UA) angelenkt ist und daß die Lenkerscheibe (41) und der Kolben (13) durch eine Verbindung (46, 47) miteinander gekuppelt sind, die Relativbewegungen in axialer und ra- dialer Richtung zwischen Lenkerscheibe (41) und Kolben (13) zuläßt

2. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Lenkerscheibe (41) und dem Kolben (13) aus einer Zahnkupplung (46, 47) besteht, bei der ein Zahn (46) der Lenkerscheibe (41) bzw. des Kolbens (13) gleitend in eine Nut (47) des Kolbens (13) bzw. der Lenkerscheibe (41) eingreift

3. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (46A) des Zahnes (46) oder die entsprechenden Flanken der Nut (47) ballig ausgebildet sind.