DE3627956A1 - Exzenterwelle einer rotationskolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Exzenterwelle einer Ro­ tationskolbenbrennkraftmaschine der Trochoiden- Bauweise mit einem flüssigkeitsgekühlten Gehäuse mit einer mehrbogigen Mantellaufbahn, dessen Sei­ tenwände von einer Exzenterwelle durchsetzt sind, auf deren Exzenter oder Exzentern im ständigen Eingriff ihrer Ecken an der Mantellaufbahn plane­ tenartig umlaufende Kolben gelagert sind, dessen oder deren Exzenterlager von einem über einen Bypaß des Kühlsystems des Gehäuses abgezweigten und über Hohlräume in der Exzenterwelle und in dem oder den Exzentern geführten Kühlmittel ge­ kühlt werden.

Derartige Ausbildungen der Exzenterwelle haben den Zweck, das Exzenterlager nicht wie bisher über den Kolben sondern unmittelbar zu kühlen.

In der deutschen Patentanmeldung P 35 45 820.8 (P W 49) ist eine Exzenterwelle einer Brennkraft­ maschine der eingangs genannten Bauart beschrieben, die hohl ausgebildet ist. Über einen Bypaß des Ge­ häusekühlsystems wird durch den Hohlraum der Exzen­ terwelle flüssiges Kühlmittel durch ein zur Exzen­ terwelle konzentrisches, vorzugsweise mit ihr um­ laufendes Rohr zu- und in dem Ringraum um dieses Rohr wieder abgeführt. Dadurch kann das Exzenter­ lager unmittelbar gekühlt werden, so daß es einer mittelbaren Kühlung über den Kolben mit Öl, Gemisch oder Ansaugluft nicht mehr bedarf. Die Kühlung des Kolbens selbst kann, wenn dieser aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. Aluminium, besteht, über die Gehäuseseitenwände erfolgen. Ein für eine derartige Anordnung geeignetes Kühlsystem ist in der Patentanmeldung P 35 45 818.6 (P W 48) beschrie­ ben.

Mit derartigen Hohlwellen kann eine sonst nicht er­ reichbare Gewichtsverminderung der Brennkraftma­ schine erzielt werden, die jedoch nur für bestimmte Anwendungsfälle, z.B. für Flugmotoren oder tragbare Einheiten, den Einsatz besonderer und neuartiger Techniken rechtfertigt.

Aufgabe der Erfindung war es demgegenüber, eine An­ ordnung zur Kühlung des Exzenterlagers zu finden, die mit üblichen spanabhebenden Verfahren herge­ stellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bei den ein­ gangs genannten Rotationskolbenbrennkraftmaschinen mit den in den Ansprüchen angegegebenen Maßnahmen.

Mit einer derartigen Kühlung können stationäre oder Fahrzeugbrennkraftmaschinen versehen werden, bei denen es auf Gewicht weniger ankommt, und es lassen sich damit die gleichen Erfolge erzielen, wie bei der Hohlwellenkühlung, die oben erwähnt wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol­ genden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt in Ebene I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Radialschnitt in der Ebene II-II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die im in der Zeichnung rechten Seiten­ teil 1 gelagerte Exzenterwelle 2 einer Rotations­ kolbenbrennkraftmaschine mit zweibogiger trochoiden­ förmiger Mantellaufbahn des sonst nicht dargestell­ ten Gehäuses, an der der Kolben 3 mit den in seinen Ecken angeordneten Radialdichtleisten 4 in ständi­ ger Anlage entlanggleitet. Die Exzenterwelle 2 läuft in dem rechten Lager 5. Das linke im linken Seitenteil angeordnete Lager ist ebenso wie dieses und das an diesem Seitenteil feststehende Ritzel in der Zeichnung weggelassen. Es kann jedoch auf der linken Seite der Zeichnung ein weitere Kolben gedacht werden, worauf noch zurückzukommen ist.

Der Kolben 3 ist massiv und besteht aus Aluminium. Er weist bei 6 axiale Dichtstreifen, bei 7 Dicht­ bolzen und bei 8 ein Getriebehohlrad auf. Das Ex­ zenterlager 9 ist ein Wälzlager.

Die Exzenterwelle 2 weist von der rechten Seite her eine konzentrische Bohrung 10 auf, die bis über die Mitte des Kolbens 3 reicht, bei zweischeibigen Maschinen bis über die Mitte des zweiten links zu denkenden Kolbens. Konzentrisch ist in der Bohrung 10 ein sich mit der Welle mitdrehendes Rohr 11 an­ geordnet, das einerseits in einer weiteren Bohrung 12 in der Exzenterwelle durch Einschrauben, Ein­ kleben oder dergleichen befestigt und im rechten Gehäusedeckel 13 gelagert ist. Das Rohr 11 weist nach dem Exzentrizitätsmaximum des Exzenters 14 eine Öffnung 15 auf, die sich mit einer Bohrung 16 deckt, die in einem um das linke Ende des Rohres 11 abdichtend liegenden Einsatzstück 17 vorgesehen ist. Diese Bohrung 16 fluchtet wiederum mit einer im Exzenter 14 zu dessen Exzentrizitätsmaximum verlaufenden radialen Bohrung 18. Das Einsatzstück 17 läßt das Rohr 11 auf der Seite des Exzentrizi­ tätsminimuns des Exzenters 14 frei, von dem eine weitere radiale Bohrung 19 im Exzenter 14 in die Bohrung 10 in der Exzenterwelle 2 führt.

Im Umfang des Exzenters 14 ist eine um den Exzenter 14 umlaufende Ringnut 20 eingedreht, in die die Bohrungen 18 und 19 münden. Diese Nut 20 ist bis auf schmale stehen gebliebene Ränder 21 nahezu so breit, wie der Exzenter 14 am Exzenterlager 9.

Bei breiteren Kolben können in der Ringnut 20 bis um Exzenterumfang reichende Zwischenstege als Stütz­ ringe stehen bleiben, die jedoch axialgerichtete Unter­ brechungen aufweisen müssen. Auf dem Exzenter 14 ist die Innenschale 22 des Exzenterlagers 9 auf­ geschoben und durch Schweißen bei 23 oder durch Löten, Kleben oder durch Anordnen von O-Ringen ab­ dichtend befestigt.

Im Gehäusedeckel 13 ist mittig ein Raum 24 vorge­ sehen, der über die Öffnung 25 mit der Zuflußlei­ tung des Bypasses des Kühlmittelkreislaufes des Gehäuses in Verbindung steht und dessen Innen­ wandung strömungsgünstig geformt ist. In diesen Raum 24 mündet das rechte Ende des Rohres 11. Des weiteren ist hinter dem Raum 24 im Gehäusedeckel 13 ein weiterer Raum 26 angeordnet, von dem durch die Öffnung 27 eine Rückflußverbindung zu dem vor­ genannten Bypaß besteht. In den Raum 26 öffnet sich die Bohrung 10 der Exzenterwelle 2. Gegenüber dem Seitenteil 1 und an der Exzenterwelle 2 vor­ gesehenen Gleitringen 28 und 29 ist der Raum 26 bei 30 abgedichtet.

Das Kühlmittel strömt durch die Öffnung 25 in den Raum 24 und von dort durch das Rohr 11 durch die Öffnung 15, die Bohrung 16 im Einsatzstück 17 und von da beschleunigt durch Fliehkraftwirkung durch die Bohrung 18 in den Ringraum der Ringnut 20. Das in der Ringnut 20 erhitzte und damit leichtere Kühlmittel wird von dem frisch zuströmenden Kühl­ mittel durch Zentrifugenwirkung in den Bereich des Exzentrizitätsminimums des Exzenters 14 und durch die Bohrung 18 in den Ringraum zwischen Boh­ rung 10 und Rohr 11 gedrängt und fließt beschleu­ nigt durch den Sog der Kühlmittelumwälzpumpe in den Raum 26 und durch die Öffnung 27 in den Kühl­ mittelkreislauf des Gehäuses zurück.

Im Exzenter 14 können statt der Bohrungen 18 und 19 mehrere in gleicher Weise radiale Bohrungen vor­ gesehen sein, die mit mit ihnen fluchtenden Boh­ rungen im Einsatzstück 17 mit dem Rohr 11 als Zu­ flußleitungen des Kühlmittels zur Ringnut 20 in Verbindung stehen bzw. als Rückflußleitungen in die Bohrung 10 führen. Es sollen jedoch die Strö­ mungsquerschnitte der Zuflußbohrungen insgesamt gleich sein dem Gesamtströmungsquerschnitt der Rückflußbohrungen. Diese Maßnahme hat zugleich den Vorteil, daß die Masse des Exzenters verringert wird. Ebenso können statt der Bohrungen 18 und 19 Schlitze mit etwa langlochförmigem Querschnitt eingefräst sein. Statt der Innenschale 22 des Exzenterlagers 9 kann eine gesonderte Büchse zum radialen Abschluß der Ringnut 20 vorgesehen wer­ den, die wiederum mit dem Exzenter 14 abdichtend und fest verbunden sein muß und auf die das Ex­ zenterlager 9 aufgeschoben wird.

Bei Anordnung von zwei oder weiteren Kolben und Exzentern wiederholt sich bei jedem die Anordnung des hier beschriebenen Exzenters 14 und des Ein­ satzstückes 17 in der Bohrung 10.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Kühleitungen kann durch einfaches Bohren und Ausdrehen her­ gestellt werden. Sie reicht aus, um Exzenterlager und Exzenterwelle vollständig zu kühlen, d.h. auf etwa 80°C zu halten.

• Bezugszeichenverzeichnis:  1 rechtes Seitenteil
   2 Exzenterwelle
   3 Kolben
   4 radiale Dichtleiste
   5 rechtes Lager von 2
   6 axiale Dichtstreifen
   7 Dichtbolzen
   8 Getriebehohlrad
   9 Exzenterlager
  10 Bohrung in 2
  11 Rohr in 10
  12 weitere Bohrung in 2
  13 rechter Gehäusedeckel
  14 Exzenter
  15 Öffnung in 11
  16 Bohrung in 17
  17 Einsatzstück
  18 Bohrung in 14 zum Exzentrizitätsmaximum
  19 Bohrung in 14 zum Exzentrizitätsminimum
  20 Ringnut
  21 Ränder von 20
  22 Innenschale von 9
  23 Schweißstellen
  24 Raum in 13 für Zuleitung
  25 Öffnung in 24
  26 weiterer Raum in 13
  27 Öffnung in 26
  28, 29 Gleitringe
  30 Dichtung

Claims (6)

1. Exzenterwelle einer Rotationskolbenbrennkraft­ maschine der Trochoiden-Bauweise mit einem flüssig­ keitsgekühlten Gehäuse mit einer mehrbogigen Man­ tellaufbahn, dessen Seitenwände von einer Exzenter­ welle durchsetzt sind, auf deren Exzenter oder Exzentern im ständigen Eingriff ihrer Ecken an der Mantellaufbahn planetenartig umlaufende Kolben gelagert sind, dessen oder deren Exzenter­ lager von einem über einen Bypaß des Kühlsystems des Gehäuses abgezweigten und über Hohlräume in der Exzenterwelle und in dem oder den Exzentern geführten Kühlmittel gekühlt werden, dadurch qekennzeichnet, daß das Kühlmittel über Leitungen (10, 11, 16, 18, 19) in eine unter dem Exzenterlager (9) um den Exzenter (14) umlaufende Ringnut (20) zu- und abgeführt wird.

2. Exzenterwelle einer Rotationskolbenbrennkraft­ maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Exzenterwelle (2) zur Zuführung des Kühlmittels zu der Ringnut (20) eine Zuführungsleitung (11) vorgesehen ist, die in ständiger Verbindung mit wenigstens einer radialen Bohrung (18) zur Ringnut (20) im Bereich des Exzentrizitätsmaximums des oder der Exzenter steht und daß im Bereich des Exzentrizitätsmini­ mums des oder der Exzenter (14) wenigstens eine aus der Ringnut (20) zurückführende Bohrung (17) angeordnet ist, die in eine axiale Rückflußlei­ tung (10) in der Exzenterwelle (2) mündet, und daß ferner die Zuleitung (11) und die Rückfluß­ leitung (10) an den Bypaß des Kühlsystemes des Gehäuses angeschlossen sind.

3. Exzenterwelle nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Exzenterwelle (2) eine mit dieser koaxiale Bohrung (10) vorge­ sehen ist, die Rückflußleitung für das Kühlmittel ist, in die die Bohrung oder die Bohrungen (19) für die Rückleitung des Kühlmittels aus der Ring­ nut (20) münden, und daß koaxial in dieser Boh­ rung (10) ein mit der Exzenterwelle (2) umlaufen­ des engeres Rohr (11) angeordnet ist, das mit der oder den Bohrungen (18) für den Zufluß des Kühl­ mittels zur Ringnut (20) in ständiger Verbindung steht, und daß am abtriebseitigen Ende der Ex­ zenterwelle (2) im Gehäusedeckel (13) ein Raum (24) vorgesehen ist, über den das Rohr (11) mit dem Zulauf des Bypasses des Kühlsystemes verbun­ den ist sowie vom Raum (24) getrennt ein weiterer Raum (26), der den Ringraum zwischen Bohrung (10) und Rohr (11) mit dem Rücklauf des Bypasses des Gehäusekühlsystemes verbindet.

4. Exzenterwelle nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (10) konzentrisch eine weitere engere Bohrung (12) vorgesehen ist, in die das Ende des Rohres (11) fest eingepaßt ist, und daß am Rohr (11) inner­ halb des Exzenters (14) ein Einsatzstück (17) vorgesehen ist, das gegenüber dem Ringraum zwi­ schen dem Rohr (11) und der Bohrung (10) abge­ schlossene, mit der oder den Bohrungen (18) im Exzenter (14) für den Zufluß des Kühlmittels fluchtende und sie mit der oder den Öffnungen (15) im Rohr (11) verbindende Bohrungen (16) aufweist.

5. Exzenterwelle nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) innerhalb des Exzenters (14) eine Verdickung aufweist, in dem die Bohrungen (16) vorgesehen sind, und von dem im Bereich des Exzentrizitätsminimums Raum für den Rückfluß des Kühlmittels aus der oder den Bohrungen (19) in das Rohr (10) freigelassen ist.

6. Exzenterwelle nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei breiteren Kolben (3) die Ringnut (20) mit ihr umlaufende, axial durchbrochene Zwischenstege aufweist.