DE3734135C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreiskolben in Dreiecksform zum Zusammenwirken mit einer Trochoiden-Laufbahn einer Kreiskolbenmaschine, insbesondere eines Wankelmotors, mit einer Abtriebseinrichtung, mit welcher er über einen Wellenmitnehmer mit einer ungekröpften, durch den als Hohlkörper ausgebildeten Kreiskolben hindurchgeführten Abtriebswelle gekoppelt ist; mit einem zentralen, zu einem Abtriebszahnkranz mit Außenwandung parallelachsigen Innenzahnkranz größeren Durchmessers und mit einer Antriebskoppelung des Wellenmitnehmers mit dem Kreiskolben über Kurbelelemente, die am Kreiskolben konzentrisch zum Innenzahnkranz angreifen.

Ein Kreiskolben der vorstehend genannten Art ist aus der US-PS 39 22 121 bekannt. Mit ihm ist es möglich, ein Drehzahlverhältnis zwischen dem Kreiskolben und der Abtriebswelle der Kreiskolbenmaschine von 1 : 1 zu erzielen, so daß für viele Anwendungsfälle ein nachgeschaltetes gesondertes Untersetzungsgetriebe vermieden werden kann. Die bekannte Kreiskolbenmaschine hat jedoch den Nachteil eines unsymmetrischen Aufbaues, bei welchem die Kurbelelemente in der einen axialen Hälfte am Kreiskolben angreifen und der Innenzahnkranz an der anderen axialen Hälfte des Kreiskolbens ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine unsymmetrische Belastung des Kreiskolbens, was bei den ohnehin mit Dichtungsproblemen belasteten Kreiskolbenmaschinen rasch zu Dichtungsproblemen wegen einseitigem Abrieb am Kreiskolben und den benachbarten Gehäusewandungen führt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Kreiskolbenmaschine besteht in ihrem komplizierten Aufbau, der wegen der unsymmetrischen Belastung und freiliegender Kurbelelementkörper zusätzliche exzentrische Abstützscheiben erforderlich macht.

Auch die US-PS 33 48 529 zeigt eine Kreiskolbenmaschine, die ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kreiskolben und der Antriebswelle von 1 : 1 erlaubt. Bei dieser Konstruktion ersetzen auf den Kurbelelementen gelagerte Zahnritzel einen Innenzahnkranz des Kreiskolbens, und die Kurbelelemente sind im Kreiskolben gelagert. Auch bei dieser Kreiskolbenmaschine besteht jedoch der Nachteil, daß der Kreiskolben unsymmetrisch belastet ist, da ein Wellenmitnehmer in der einen axialen Hälfte des Kreiskolbens angreift und die Abwälzung der Zahnritzel auf einem stationären Zahnkranz in der anderen axialen Hälfte des Kreiskolbens erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiskolben der eingangs genannten Art mit einer einfach aufgebauten und betriebssicheren Abtriebseinrichtung für ein Drehzahlverhältnis zwischen Kreiskolben und Abtriebswelle von 1 : 1 zu schaffen.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kreiskolben erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Kurbelelemente mehrere runde Exzenterscheiben vorgesehen sind, die in passenden Ausnehmungen des Wellenmitnehmers gelagert sind und mit exzentrischen Lagerzapfen beidseitig in Stirnwandungen des Kreiskolbens gelagert sind, wobei der Kreiskolben als symmetrischer Hohlkörper ausgebildet ist und in beiden Stirnwandungen mit einer Innenverzahnung versehen ist, die jeweils mit einem konzentrisch zur Abtriebswelle im Gehäuse befestigten Außenzahnkranz in Eingriff steht.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kreiskolben ist zu einer senkrecht zur Abtriebswelle verlaufenden Mittelebene vollständig symmetrisch ausgebildet und dementsprechend auch vollkommen symmetrisch belastet. Entsprechend symmetrisch ist auch der Aufbau der vollständig innerhalb des Kreiskolbens angeordneten Abtriebseinrichtung. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiskolben können also keine ungleichen Belastungen der Dichtungselemente auftreten, wodurch ein wichtiger Grund für den relativ hohen Verschleiß und die relativ kurze Lebensdauer von Kreiskolbenmaschinen beseitigt ist.

Der Aufbau des Kreiskolbens und seiner Abtriebseinrichtung ist einfach. Es erfolgt eine symmetrisch Drehmomentübertragung vom Kreiskolben auf die Abtriebswelle, wobei der Kreiskolben an den im Gehäuse der Kreiskolbenmaschine befestigten Außenzahnkränzen über seine beiden Innenverzahnungen symmetrisch abgestützt ist.

Für einen stabilen Aufbau der Abtriebseinrichtung im Kreiskolben für eine 1 : 1 Übersetzung können die Achsen der Lagerzapfen der Exzenterscheiben vorteilhafterweise den Teilkreis der Innenverzahnung schneiden. Hierzu können auch zweckmäßig drei Exzenterscheiben vorgesehen sein, die jeweils in einer durchgehenden Ausnehmung des auf der Abtriebswelle befestigten Wellenmitnehmers gelagert sind und deren Lagerzapfen mit ihren freien Enden jeweils in Blindbohrungen der beiden die Innenverzahnung aufweisenden Stirnwandungen des Kreiskolbens ragen. Auch kann der innerhalb des Kreiskolbens angeordnete Wellenmitnehmer wie der Kreiskolben eine Dreiecksform aufweisen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Kreiskolbens mit seiner Trochoiden-Laufbahn in zwei unterschiedlichen Stellungen, in welche die auf zum Kreiskolben stationären Lagerzapfen drehbaren Exzenterscheiben und die ungekröpfte Abtriebswelle eingezeichnet sind;

Fig. 2 einen schematisierten Querschnitt durch den Kreiskolben und das ihn umgebende Gehäuse in Richtung der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen schematisierten Schnitt durch den zentralen Wellenmitnehmer der Abtriebseinrichtung des Kreiskolbens in der Schnitt­ ebene III-III der Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt den in einem Gehäuse 10 ausgebildeten Zylinderraum 11 mit seiner eine Trochoiden-Laufbahn 12 für einen dreieckförmigen Kreiskolben 13 bildenden Außenwandung. Der Kreiskolben 13 ist an seinen drei Ecken über Dichtleisten 14 an der Trochoiden-Laufbahn 12 abgestützt und bildet beim Umlauf mit seinem Außenrand 15 und der Trochoiden-Laufbahn 12 Maschinenkammern wechselnden Querschnittes, die Verbrennungszylinderkammern sein können. Fig. 1 zeigt auch die Innenverzahnung 16, deren Mittelpunkt 16.1 und deren Zahnteilkreis 16.2. Außerdem ist die mit der Innenverzahnung 16 in Eingriff stehende Außenver­ zahnung 17 kleineren Durchmessers mit ihrem Teilkreis 17.2 und ihrem versetzt zum Mittelpunkt 16.1 angeordneten Mittelpunkt 17.1 dargestellt.

In Fig. 1 sind außerdem drei Exzenterscheiben 18, 19 und 20 eingezeichnet, die um zum Kreiskolben 13 stationäre Lagerzapfen 21, 22 und 23 drehbar sind. Mit strichpunktierten Linien ist der Kreiskolben 13 in einer abweichenden Drehstellung dargestellt, und ebenfalls mit strichpunktierten Linien sind die drei Exzenterscheiben 18, 19 und 20 in der Stellung eingezeichnet, die sie bei der abweichenden Kreiskolbenstellung 13 einnehmen.

Fig. 2 zeigt, daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Kreiskolben 13 als Hohlkörper mit zwei Stirnwandungen 13.1 und 13.2 ausgebildet ist, wobei in jeder Stirnwandung 13.1 eine Innenverzahnung 16 durch miteinander fluchtend eingesetzte Innenzahnkränze 16a und 16b gebildet ist. Die zugehörigen Außenverzahnungen 17 sind auf im Gehäuse 10 drehfest angeordneten Lagerbuchsen 24a und 24b für eine durchgehende ungekröpfte Abtriebswelle 25 ausgebildet, deren Längsachse durch den Mittelpunkt 17.1 des Außenzahnkranzes 17 verläuft und mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet ist.

Das Schnittbild der Fig. 2 zeigt auch, daß die drei Exzenterscheiben 18, 19 und 20 in passenden kreiszylindrischen Ausnehmungen 26.1 eines Wellenmitnehmers 26 angeordnet sind, der in dem Hohlraum 27 des Kreiskolbens 13 untergebracht ist und drehfest mit der Abtriebswelle 25 verbunden ist. Der Wellenmitnehmer 26 hat gemäß dem schematischen Schnittbild nach Fig. 3 ebenfalls eine dreieckige Form, in welcher die kreisförmigen Öffnungen 26.1 für die drei Exzenterscheiben 18, 19 und 20 gleichmäßig um die zentrale Öffnung 28 für die Antriebswelle 25 herum angeordnet sind. Die Lagerzapfen 21, 22 und 23 für die drei Exzenterscheiben 18, 19 und 20 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden Stirnwandungen 13.1 und 13.2 des Kreiskolbens 13, wobei sie mit ihren Ende jeweils in eine Blindbohrung der beiden Innenzahnkränze 16a und 16b eintauchen. Wie Fig. 1 und Fig. 3 zeigen, liegen die Achsen der drei Lagerzapfen 21, 22 und 23 beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf dem Teilkreis 16.2 der Innenverzahnung 16.

Claims (4)

1. Kreiskolben in Dreiecksform zum Zusammenwirken mit einer Trochoiden-Laufbahn einer Kreiskolbenmaschine, insbesondere eines Wankelmotors, mit einer Abtriebseinrichtung, mit welcher er über einen Wellenmitnehmer (26) mit einer ungekröpften, durch den als Hohlkörper ausgebildeten Kreiskolben (13) hindurchgeführten Abtriebswelle (25) gekoppelt ist; mit einem zentralen, zu einem Abtriebszahnkranz (17) mit Außenverzahnung parallelachsigen Innenzahnkranz (16) größeren Durchmessers und mit einer Antriebskopplung des Wellenmitnehmers (26) mit dem Kreiskolben (13) über Kurbelelemente, die am Kreiskolben (13) konzentrisch zum Innenzahnkranz (16) angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß als Kurbelelemente mehrere runde Exzenterscheiben (18, 19, 20) vorgesehen sind, die in passenden Ausnehmungen (26.1) des Wellenmitnehmers (26) gelagert sind und mit exzentrischen Lagerzapfen (21, 22, 23) beidseitig in Stirnwandungen (13.1, 13.2) des Kreiskolbens (13) gelagert sind, wobei der Kreiskolben (13) als symmetrischer Hohlkörper ausgebildet ist und in beiden Stirnwandungen (13.1, 13.2) mit einer Innenverzahnung (16a, 16b) versehen ist, die jeweils mit einem konzentrisch zur Abtriebswelle (25) im Gehäuse (10) befestigten Außenkranz (17) in Eingriff steht.

2. Kreiskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Lagerzapfen (21, 22, 23) der Exzenterscheiben (18, 19, 20) den Teilkreis der Innenverzahnung (16) schneiden.

3. Kreiskolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Exzenterscheiben (18, 19, 20) vorgesehen sind, die jeweils in einer durchgehenden Ausnehmung des auf der Abtriebswelle (25) befestigten Wellenmitnehmers (26) gelagert sind und deren Lagerzapfen (21, 22, 23) mit ihren freien Enden jeweils in Blindbohrungen der beiden die Innenverzahnungen (16a, 16b) aufweisenden Stirnwandungen (13.1, 13.2) des Kreiskolbens (13) ragen.

4. Kreiskolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Kreiskolbens (13) angeordnete Wellenmitnehmer (26) ebenfalls, wie der Kreiskolben (13), eine Dreiecksform aufweist.