DE4039300C2 - Rotary piston internal combustion engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenverbren nungskraftmaschine mit einem zylindrischen Gehäuse, mit einem innerhalb des Gehäuses mit gleichförmiger Ge schwindigkeit umlaufenden Rotor, mit mehreren im Win kelabstand voneinander radial über eine mit ungleich förmiger Geschwindigkeit konzentrisch zum Rotor umlau fende Nabe starr überstehenden, in Arbeitskammern in nerhalb des Rotors eingreifenden und über mindestens ein Kurbelgetriebe mit dem Rotor gekoppelten Kolben, wobei die Arbeitskammern rotorseitig durch eine Außen wand, durch zwei einander gegenüberliegende Stirnsei tenteile und durch von der Außenwand nach innen weisen de Rippen begrenzt sind, und wobei die Kolben unter Zweiteilung der Arbeitskammern radial und axial gegen über dem Rotor dadurch abgedichtet sind, daß jeder Kol ben und/oder die Nabe im Bereich zwischen jeweils zwei Kolben eine achsparallel verlaufende, radial offene Außennut und zwei radial verlaufende, an ihren radial außenliegenden Enden in die Außennut mündende, nach entgegengesetzten Stirnseiten axial offene Seitennuten aufweist, daß in den Außennuten jeweils eine langge streckte, mit ihrer einen, eine Gleit- und Dichtfläche bildenden Längsseitenfläche radial gegen eine teilzy lindrische Innenfläche der Außenwand und/oder einer der Rippen anliegende, als Radialdichtung wirkende Dicht leiste und in den Seitennuten je eine mit ihrer einen, eine Gleit- und Dichtfläche bildenden Längsseitenfläche axial gegen eine Innenfläche des benachbarten Stirn seitenteils anliegende, als Axialdichtung wirkende Dicht leisten angeordnet sind.The invention relates to a rotary piston combustion mation engine with a cylindrical housing, with one inside the case with a uniform Ge speed rotating rotor, with several in the win distance from each other radially over one with unequal speed concentric to the rotor umlau rigid hub protruding in working chambers engaging within the rotor and over at least a crank mechanism with pistons coupled to the rotor, the working chambers on the rotor side through an outside through two opposing foreheads parts of the tent and point inwards from the outer wall de ribs are limited, and with the pistons under Bifurcation of the working chambers radially and axially against are sealed over the rotor in that each Kol ben and / or the hub in the range between two Piston an axially parallel, radially open External groove and two radial, radial on their outer ends ending in the outer groove, after opposite end faces axially open side grooves has that a langge in the outer grooves stretched, with their one, a sliding and sealing surface forming longitudinal side surface radially against a teilzy cylindrical inner surface of the outer wall and / or one of the Ribs in contact, acting as a radial seal bar and one in the side grooves each with its one, a long side surface forming a sliding and sealing surface axially against an inner surface of the adjacent forehead partially tight, acting as an axial seal afford are arranged.
Bei nach dem Katz- und Maus-Prinzip arbeitenden Rota tionskolbenverbrennungskraftmaschinen dieser Art müssen die Arbeitskammern und die durch die Kolben getrennten Teilbereiche der Arbeitskammern druckdicht gegeneinan der abgeschlossen werden. Um die durch die Kolben ge trennten Teilbereiche der Arbeitskammern gegeneinander abzudichten ist es bei einem Rotationskolbenmotor, des sen Arbeitskammern nach außen hin durch die Innenfläche des Gehäuses begrenzt sind, an sich bekannt (EP 00 35 136 B1), an Stirnseitenflächen und Umfangsflächen der Kolben als Axial- bzw. Radialdichtungen wirkende federnde Dicht leisten anzuordnen. Die stirnseitig an den Kolben ange ordneten Dichtleisten stoßen mit ihren Enden gegen die der Nabenachse zugewandten Schmalseiten der an den Um fangsflächen angeordneten Dichtleisten. Aufgrund von Einbautoleranzen und von verschleißbedingter Abnutzung der an den Umfangsflächen angeordneten, mit hoher Ge schwindigkeit auf der Gehäuseinnenfläche gleitenden Dichtleisten bildet sich während der Laufzeit ein immer größer werdender Spalt zwischen den aneinander stoßen den Dichtleisten, so daß der Wirkungsgrad des Motors mit der Zeit abnimmt. Weiter sind dort die durch eine der Rippen voneinander getrennten Arbeitskammern durch an den teilzylindrischen Innenflächen der Rippen ange ordnete achsparallele Dichtleisten gegeneinander abge lichtet. Um die aus Leichtmetall bestehende Nabe gegen Verschleiß zu schützen, ist die Nabenumfangsfläche mit einer verschleißfesten Beschichtung zu versehen.With Rota working according to the cat and mouse principle tion piston internal combustion engines of this type must the working chambers and those separated by the pistons Parts of the working chambers are pressure-tight against each other who will be completed. To ge through the pistons separated sections of the working chambers from each other to seal it with a rotary piston engine, the sen working chambers to the outside through the inner surface the housing are limited, known per se (EP 00 35 136 B1), on the end faces and peripheral surfaces of the pistons as Resilient sealing acting axial or radial seals afford to order. The face of the piston orderly sealing strips hit their ends against the the hub axis facing narrow sides of the Um sealing surfaces arranged on the circumferential surfaces. Owing to Installation tolerances and wear-related wear the arranged on the peripheral surfaces, with high Ge speed sliding on the inner surface of the housing Sealing strips always form during the term increasing gap between them the sealing strips, so that the efficiency of the engine decreases over time. Further there are those through a of the ribs separated by working chambers attached to the partially cylindrical inner surfaces of the ribs arranged axially parallel sealing strips against each other thins out. To counter the hub made of light metal To protect wear, the hub peripheral surface is included to be provided with a wear-resistant coating.
Weiter ist es bei Rotationskolbenverbrennungskraftma schinen mit polygonförmigem Kolben an sich bekannt (DE- AS 20 06 642), Dichtleisten aus keramischem Material zu verwenden, die in eine Axialnut des Kolbens eingesetzt sind und mit ihrer über die Nut überstehenden Gleit- und Dichtfläche unter der Einwirkung einer Feder gegen eine benachbarte Innenfläche anliegen.It is also the case with rotary piston internal combustion machines with a polygonal piston known per se (DE- AS 20 06 642), sealing strips made of ceramic material too use that inserted in an axial groove of the piston and with their sliding protruding over the groove and sealing surface under the action of a spring against an adjacent inner surface.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotati onskolbenverbrennungskraftmaschine der eingangs angege benen Art zu schaffen, bei der eine verschleißfeste Langzeitabdichtung zwischen den Arbeitskammern gewähr leistet ist.The invention has for its object a Rotati on-piston internal combustion engine of the entry level to create a wear-resistant Ensure long-term sealing between the working chambers is accomplished.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die in den Patenansprüchen 1, 2 und 18 angegebenen Merkmals kombinationen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Aus gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To achieve this object, the in the patent claims 1, 2 and 18 specified feature combinations suggested. More advantageous off designs and developments of the invention themselves from the dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die beiden Teilbereiche einer Arbeitskammer bzw. die einander be nachbarten Arbeitskammern derart gegeneinander abzu dichten, daß eine verschleißbedingte Abnutzung der Dich tung nicht zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung führt. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die aus keramischem Material beste henden Dichtleisten mit ihrer Gleit- und Dichtfläche unter der Einwirkung einer Feder gegen die benachbarten Innenflächen anliegen und daß nach einer ersten Lösungs variante sich die in einander zugeordneten Außen- und Seitennuten angeordneten Dichtleisten an ihren einander zugewandten Enden unter gegenseitiger Überlappung je weils mit halber Wandstärke zu der in den übrigen Be reichen vorhandenen vollen Wandstärke ergänzen, während nach einer zweiten Lösungsvariante die in der Außennut und in den in die Außennut mündenden Seitennuten ange ordneten Dichtleisten keilförmig abgeschrägte, einander überlappende und paarweise gegeneinander anliegende Stirnflächen aufweisen.The invention is based on the idea of the two Subareas of a working chamber or each other neighboring working chambers against each other seal that wear-related wear and tear on you not impair the sealing effect leads. To achieve this, according to the invention suggested that the best of ceramic material existing sealing strips with their sliding and sealing surface under the action of a spring against the neighboring Inner surfaces are in contact and that after a first solution the mutually associated exterior and exterior Side grooves arranged sealing strips on each other facing ends with mutual overlap each because with half the wall thickness to that in the other Be complete existing full wall thickness while According to a second solution, the one in the outer groove and in the side grooves opening into the outer groove arranged sealing strips wedge-shaped beveled, each other overlapping and in pairs against each other Have end faces.
Die in der Außennut und die in den in die Außennut mün denden Seitennuten angeordneten Dichtleisten spannen zweckmäßig eine Ebene, vorzugsweise eine durch die Dreh achse der Nabe verlaufende Radialebene auf. Eine bevor zugte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, daß die Überlappungsflächen zwischen den Dichtleisten paral lel zu der durch die Dichtleisten aufgespannten Ebene ausgerichtet sind. Um mit einfachen Mitteln zu errei chen, daß die Dichtleisten im Überlappungsbereich die halbe Wandstärke aufweisen und sich dort zu der in den übrigen Bereichen vorhandenen vollen Wandstärke ergän zen, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Er findung vorgeschlagen, daß die Dichtleisten aus zwei getrennten, parallel zueinander angeordneten, an Breit seitenflächen paarweise gegeneinander anliegenden, lang gestreckten keramischen Dichtstreifen zusammengesetzt und so in die Außennut bzw. Seitennuten eingesetzt sind, daß sie mit ihrer der anlageseitigen Breitseiten fläche gegenüberliegenden freien Breitseitenflä che an den einander gegenüberliegenden Nutenflanken anliegen und mit ihren nach dem Nutenäußeren weisenden Schmalseitenflächen eine gemeinsame, gegen die benach barte Innenfläche des Rotors anliegende Gleit- und Dichtfläche bilden. Dabei ergeben sich die parallel zu den von den Dichtleisten aufgespannten Ebenen ausgerich teten Überlappungsflächen besonders einfach dadurch, daß die in der Außennut angeordneten Dichtstreifen gleichlang ausgebildet und in Längsrichtung gegenein ander verschoben sind, während die in den Seitennuten angeordneten Dichtstreifen zur Bildung der endseitigen Überlappungsflächen unterschiedlich lang ausgebildet sein können. Eine ausreichende Schmierung im Bereich der Gleit- und Dichtflächen kann dadurch erreicht wer den, daß die Dichtstreifen an ihren die Gleit- und Dicht fläche bildenden Schmalseitenflächen im Querschnitt so ballig ausgebildet werden, daß sie gemeinsam mit der benachbarten Innenfläche des Rotors einen mit Schmieröl beaufschlagbaren Längskanal begrenzen.Those in the outer groove and those in the outer groove tension the sealing strips arranged at the side grooves expediently one level, preferably one through the rotation radial plane running on the axis of the hub. One before drafted embodiment of the invention provides that the overlap areas between the sealing strips parallel lel to the level spanned by the sealing strips are aligned. To achieve with simple means Chen that the sealing strips in the overlap area have half the wall thickness and there to the in the Complete existing wall thicknesses in other areas zen, the Er proposed that the sealing strips from two separate, parallel to each other, on Breit side faces in pairs, long stretched ceramic sealing strips and so inserted into the outer groove or side grooves are that they with their broadside on the plant side surface opposite free broadside surface che on the opposite groove flanks fit and with their facing the groove outer Narrow side surfaces a common, against the neighboring beard inner surface of the rotor adjacent sliding and Form sealing surface. The result in parallel to the levels spanned by the sealing strips overlap areas particularly simply by that the sealing strips arranged in the outer groove trained equally long and against each other in the longitudinal direction others are shifted while those in the side grooves arranged sealing strips to form the end Overlap areas of different lengths could be. Adequate lubrication in the area the sliding and sealing surfaces can be reached by this the that the sealing strips on their the sliding and sealing cross-sectional area be spherical that together with the adjacent inner surface of the rotor one with lubricating oil Limit the loadable longitudinal channel.
Zwischen den Dichtleisten und der im Nutengrund ange ordneten Feder ist zweckmäßig mindestens ein Füllstück mit rechteckigem Querschnitt angeordnet. Das vorzugs weise aus Grauguß bestehende Füllstück ist vorteilhaf terweise im Überlappungsbereich der Dichtleisten als Winkelstück ausgebildet und blockiert dadurch den Durch tritt von komprimiertem Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. von Verbrennungsgasen durch die schmalen Spalte zwi schen den einander überlappenden Dichtleisten.Between the sealing strips and the in the bottom of the groove ordered spring is useful at least one filler arranged with a rectangular cross-section. The preferred Filling piece made of gray cast iron is advantageous usually in the overlap area of the sealing strips as Elbow formed and thereby blocked the through occurs from compressed fuel-air mixture or of combustion gases through the narrow gap between the overlapping sealing strips.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die in der Außennut und in den in die Außennut mündenden Seitennuten angeordneten Dichtlei sten keilförmig abgeschrägte, einander überlappende und paarweise gegeneinander anliegende Stirnflächen aufwei sen. Die in den Seitennuten angeordneten Dichtleisten sind dabei vorzugsweise an ihren radial außenliegenden Enden abgewinkelt und greifen in die Außennut ein. Die Feder ist zweckmäßig als in der Außennut angeordnete Wellenfeder ausgebildet und liegt mit ihren stirnseiti gen Enden gegen die Innenkante des abgewinkelten Teils der in den Seitennuten angeordneten Dichtleisten an. Die schrägen Stirnflächen der in der Außennut angeord neten Dichtleisten weisen vorteilhafterweise in Rich tung Nutengrund.Another preferred embodiment of the invention provides that the in the outer groove and in the Sealing line arranged on the outside groove opening side grooves most tapered, overlapping and End faces lying in pairs against each other sen. The sealing strips arranged in the side grooves are preferably on their radially outer Angled ends and engage in the outer groove. The Spring is useful as arranged in the outer groove Wave spring designed and lies with their front sides ends against the inner edge of the angled part the sealing strips arranged in the side grooves. The sloping faces of the arranged in the outer groove Neten sealing strips advantageously point in rich tung groove base.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Dichtleisten oder Dichtstreifen aus einem Keramikmaterial großer Härte, wie Silicium carbid oder Siliciumnitrid.According to a further advantageous embodiment of the Invention consist of the sealing strips or sealing strips made of a ceramic material of great hardness, such as silicon carbide or silicon nitride.
Eine gleichmäßige Anpressung der Dichtleisten oder Dichtstreifen kann dadurch erreicht werden, daß die Fe der als auf dem Nutengrund abgestützte, sich über die jeweilige Nutenlänge erstreckende Wellenfeder ausge bildet ist. Um die Anpreßkraft der Feder und damit die Dichtwirkung insbesondere dann zu verstärken, wenn in den benachbarten Arbeitskammern bzw. in den durch die Kolben getrennten Teilbereichen einer Arbeitskammer unterschiedliche Drücke herrschen, sind die Dichtlei sten gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich unter der Einwirkung des in einer von zwei benachbarten Arbeitskammern bzw. des in einem von zwei Teilbereichen einer Arbeitskammer herr schenden Überdrucks gegen die betreffende Rotorinnen fläche und/oder die unterdruckseitige Nutenflanke an drückbar.An even pressure of the sealing strips or Sealing strips can be achieved in that the Fe the one that is supported on the bottom of the groove, is supported by the respective groove length extending wave spring out forms is. To the contact pressure of the spring and thus the To strengthen the sealing effect especially when in the neighboring working chambers or in the by Piston separate sections of a working chamber different pressures prevail, are the seals most according to a further advantageous embodiment the invention additionally under the influence of in one of two neighboring working chambers or in one of two sections of a working chamber overpressure against the inner rotor in question surface and / or the vacuum-side groove flank pushable.
Um die Arbeitskammern auch gegenüber dem Gehäuse abzu dichten, weisen die Stirnflächen der Nabe vorteilhaf terweise mindestens vier, vorzugsweise acht, nach Art eines zur Drehachse der Nabe konzentrischen Polygons angeordnete, axial offene Längsnuten auf, in denen je eine langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer einen, eine Gleit- und Dichtfläche bildenden Längsseitenfläche axial gegen die benachbarte Innen fläche eines der Stirnseitenteile anliegende, als Axial dichtung wirkende keramische Dichtleiste angeordnet ist. Ein Entweichen der unter Druck stehenden Arbeits gase entlang den Nuten kann dadurch verhindert werden, daß die in den polygonbildenden Längsnuten und die in den Seitennuten angeordneten Dichtleisten stirnseitig gegen jeweils einen in eine die betreffenden Nuten ge meinsam anschneidende achsparallele Bohrung der Naben stirnfläche eingesetzten Zylinderbolzen dichtend anlie gen.To separate the working chambers from the housing tight, the end faces of the hub advantageous Usually at least four, preferably eight, according to Art a polygon concentric to the axis of rotation of the hub arranged, axially open longitudinal grooves, in which each an elongated one, under the action of a spring with their one, forming a sliding and sealing surface Longitudinal side surface axially against the adjacent interior Surface of one of the end face parts, as an axial Ceramic sealing strip acting seal is. An escape of the pressurized work gases along the grooves can be prevented that the in the polygon-forming longitudinal grooves and in the side grooves arranged sealing strips on the front against one each in one of the grooves concerned jointly cutting axially parallel bore of the hubs the cylinder bolt inserted sealingly against the face gene.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on one in the Drawing shown in a schematic manner example explained in more detail. Show it
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben verbrennungskraftmaschine in zwei einen Winkel miteinander bildenden Schnittebenen entlang der Schnittlinie 1-1 der Fig. 2; Fig. 1 shows a longitudinal section through a rotary piston internal combustion engine into two an angle to each other forming cutting planes along the section line 1-1 of FIG. 2;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1; FIG. 2 shows a section along the section line 2-2 of FIG. 1;
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der Kolben-Nabe; Fig. 3 is a perspective view of the piston and hub;
Fig. 4 den Eckbereich einer Kolbendichtung in schau bildlicher Explosionsdarstellung; Fig. 4 shows the corner area of a piston seal in a diagrammatic exploded view;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Kolbendichtung; Fig. 5 is a cross section through a piston seal;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Nabendichtung; Fig. 6 is a longitudinal section through a hub seal;
Fig. 7 einen Kolben einer gegenüber Fig. 3 abgewandel ten Kolben-Nabe in schaubildlicher Darstellung; Fig. 7 is a piston of a comparison with FIG 3 abgewandel th piston hub in a diagrammatic illustration.
Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Kolben nach Fig. 7 mit Dichtleisten und Endbolzen in Explosionsdar stellung. Fig. 8 is a longitudinal section through the piston of FIG. 7 with sealing strips and end bolts in Explosionsdar position.
Die Rotationskolbenverbrennungskraftmaschine besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 10 mit ra dialen Ein- und Auslaßöffnungen 14, 16 für das Kraft stoff-Luft-Gemisch bzw. für die Abgase, einem innerhalb des Gehäuses 10 mit gleichförmiger Geschwindigkeit um laufenden Rotor 18 und einer im Rotor 18 angeordneten, mit ungleichförmiger Geschwindigkeit konzentrisch zum Rotor 18 umlaufenden Nabe 20 mit vier radial nach außen überstehenden flügelförmigen Kolben 22. Die Kolben 22 greifen in innerhalb des Rotors 18 angeordnete Arbeits kammern 30 ein, und teilen diese jeweils in zwei Teil bereiche 30′, 30′′, deren Volumen durch das Hin- und Herschwingen der Kolben 22 verringert und wieder ver größert wird. Die Arbeitskammern 30 sind rotorseitig durch eine zylindrische Außenwand 24, von der Außenwand 24 im wesentlichen radial nach innen weisende Rippen 32 und durch zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten teile 26 und 28 und nabenseitig durch die zwischen den Kolben 22 angeordneten teilzylindrischen Umfangsflächen 12 der Nabe 20 begrenzt.The rotary piston internal combustion engine consists essentially of a cylindrical housing 10 with ra dialen inlet and outlet openings 14 , 16 for the fuel-air mixture or for the exhaust gases, one within the housing 10 at a uniform speed around the rotating rotor 18 and one in the rotor 18 arranged hub 20 rotating at a non-uniform speed concentrically to the rotor 18 with four radially outwardly projecting wing-shaped pistons 22 . The pistons 22 engage in arranged within the rotor 18 working chambers 30 , and divide them into two part areas 30 ', 30 '', the volume of which is reduced by the back and forth swinging of the pistons 22 and enlarged again ver. The working chambers 30 are on the rotor side by a cylindrical outer wall 24 , from the outer wall 24 substantially radially inwardly pointing ribs 32 and by two mutually opposite end faces 26 and 28 and on the hub side by the partially cylindrical peripheral surfaces 12 of the hub 20 arranged between the pistons 22 .
Die Kraftstoffzufuhr und der Abgasausstoß innerhalb des Rotors 18 erfolgt durch im Winkelabstand voneinander angeordnete, die Außenwand 24 durchsetzende Kanäle 34, welche die Teilbereiche 30′, 30′′ der Arbeitskammern 30 abwechselnd mit den Ein- und Auslaßöffnungen 14, 16 verbinden. Das jeweils gleichzeitig über zwei sich ge genüberliegende Einlaßöffnungen 14 angesaugte Kraftstoff- Luft-Gemisch wird bei der Schwingbewegung der Kolben 22 zwischen diesen und den Seitenwänden 36 der Rippen 32 komprimiert. Die Zündung des verdichteten Gemischs er folgt im Totpunkt der Kolben 22 durch zwei in den Ge häusemantel 38 eingeschraubte Zündkerzen 40. Die expan dierenden Verbrennungsgase treiben die Kolben 22 und die Rippen 32 auseinander und entweichen anschließend über die Kanäle 34 in die Auslaßöffnungen 16.The fuel supply and the exhaust gas emission within the rotor 18 is carried out through angularly spaced apart, the outer wall 24 penetrating channels 34 which connect the partial areas 30 ', 30 ''of the working chambers 30 alternately with the inlet and outlet openings 14 , 16 . The fuel air and air mixture sucked in at the same time via two opposing inlet openings 14 is compressed during the oscillating movement of the pistons 22 between these and the side walls 36 of the ribs 32 . The ignition of the compressed mixture he follows at the dead center of the piston 22 by two in the Ge housing jacket 38 screwed spark plugs 40th The expanding combustion gases drive the pistons 22 and the ribs 32 apart and then escape through the channels 34 into the outlet openings 16 .
Die Relativbewegung zwischen den Kolben 22 und dem Ro tor 18 wird mit Hilfe von vier an Bolzen 42 der Nabe 20 angelenkten Pleuelstangen 44 auf die Kurbelzapfen 46 von vier, die Rippen 32 axial durchsetzenden Kurbelwel len 48 übertragen und damit in eine Drehbewegung umge setzt. Stirnseitig mit den Kurbelwellen 48 verbundene Zahnräder 50 kämmen mit den Zähnen eines innenverzahn ten, elastisch mit dem Gehäuse 10 verbundenen Hohlrads 52 und überführen dadurch die Drehbewegung der Kurbel wellen 48 in eine Drehbewegung des Rotors 18 gegenüber dem Gehäuse 10. Die Rotordrehung kann mittels einer einstückig mit dem Stirnseitenteil 28 verbundenen und in Lagern 54, 56 der Gehäusedeckel 58, 60 gelagerten Ab triebswelle 62 auf einen Verbraucher übertragen werden.The relative movement between the piston 22 and the ro tor 18 is transmitted by means of four connecting rods 44 articulated on bolts 42 of the hub 20 to the crank pins 46 of four, the ribs 32 axially penetrating through crankshafts 48 and thus converted into a rotary movement. Gear wheels 50 connected on the end face to the crankshafts 48 mesh with the teeth of an internal tooth th, elastically connected to the housing 10 , ring gear 52 and thereby convert the rotary movement of the crankshafts 48 into a rotary movement of the rotor 18 relative to the housing 10 . The rotor rotation can be transmitted to a consumer by means of an integrally connected to the end face part 28 and in bearings 54 , 56 of the housing cover 58 , 60 mounted from shaft 62 .
Um die Arbeitskammern 30 und die Teilbereiche 30′, 30′′ der Arbeitskammern gegenüber dem Gehäuse 10 und gegen einander abzudichten werden zum einen die Öffnungen der Kanäle 34 auf der zylindrischen Umfangsfläche 66 des Rotors von Dichtringen 68 und zum anderen die Teilbe reiche 30′, 30′′ aller Arbeitskammern 30 von keramischen Dichtleisten 70, 72, 74, 76, 78, vorzugsweise aus Silicium carbid oder Siliciumnitrid umschlossen. Die in Nuten der Kolben 22 und der Nabe 20 angeordneten Dichtleisten 70, 72, 74, 76, 78 werden durch die Kraft einer zwischen Dichtleiste und Nutgrund eingelegten Wellenfeder 80, 82, 84 gegen die jeweils gegenüberliegende Innenfläche des Rotors 18 angepreßt. Die Anpreßkraft der Wellenfeder 80, 82, 84 wird während der Kompression des Kraftstoff- Luft-Gemischs und während der Expansion der komprimier ten Verbrennungsgase durch den in einer Arbeitskammer gegenüber der benachbarten Arbeitskammer bzw. durch den in einem Teilbereich 30′ gegenüber dem benachbarten Teilbereich 30′′ herrschenden Überdruck verstärkt. Dazu wird jeweils die dem Nutgrund zugewandte Längsseiten fläche der Dichtleisten über einen zwischen den Dicht leisten und den arbeitskammerseitigen Nutflanken frei bleibenden Spalt mit dem Überdruck beaufschlagt.In order to seal the working chambers 30 and the partial areas 30 ', 30 ''of the working chambers with respect to the housing 10 and against one another, on the one hand the openings of the channels 34 on the cylindrical peripheral surface 66 of the rotor of sealing rings 68 and on the other hand the partial areas 30 ', 30 '' of all working chambers 30 of ceramic sealing strips 70 , 72 , 74 , 76 , 78 , preferably enclosed in silicon carbide or silicon nitride. The sealing strips 70 , 72 , 74 , 76 , 78 arranged in the grooves of the pistons 22 and the hub 20 are pressed against the respectively opposite inner surface of the rotor 18 by the force of a wave spring 80 , 82 , 84 inserted between the sealing strip and the groove base. The contact pressure of the wave spring 80 , 82 , 84 is during the compression of the fuel-air mixture and during the expansion of the compressed combustion gases by the in a working chamber opposite the adjacent working chamber or by the in a partial area 30 'against the adjacent partial area 30th '' Prevailing overpressure. For this purpose, the longitudinal sides of the sealing strips facing the bottom of the groove are each subjected to the overpressure via a gap remaining between the sealing strips and the groove flanks remaining free on the working chamber side.
Die Teilbereiche 30′, 30′′ der Arbeitskammern 30 werden durch die am Kolben 22 angeordneten Dichtleisten 70, 72 gegeneinander abgedichtet. Dazu weisen die Kolben 22 an ihren der Außenwand 24 des Rotors 18 zugewandten Um fangsflächen 86 je eine achsparallele, radial offene Außennut 88 und an ihren den Innenflächen der Stirnsei tenteile 26, 28 zugewandten Stirnflächen 90 je eine ra dial verlaufende, axial offene Seitennut 92 auf, die an ihren radial außenliegenden Enden in die Außennut 88 einmünden. Die jeweils aus zwei getrennten, parallel zueinander ausgerichteten, an Breitseitenflächen paar weise gegeneinander anliegenden Dichtstreifen 94, 96; 98, 100 bestehenden Dichtleisten 70, 72 überlappen einander im Mündungsbereich zwischen Seitennuten 92 und Außen nut 88. Während die in der Außennut 88 angeordneten Dichtstreifen 94, 96 gleichlang ausgebildet und in Längs richtung gegeneinander verschoben sind, sind die in den Seitennuten 92 angeordneten Dichtstreifen 98, 100 unter schiedlich lang ausgebildet. Dadurch liegen im Mündungs bereich zwischen Seitennuten 92 und Außennut 88 jeweils zwei Dichtstreifen 94 und 96 bzw. 96 und 100 an einer Überlappungsfläche dicht gegeneinander an. Die Überlap pungsfläche ist dabei parallel zu der durch die Dicht leisten 70, 72 aufgespannten, durch die Drehachse der Nabe 20 verlaufenden Radialebene ausgerichtet.The subareas 30 ', 30 ''of the working chambers 30 are sealed against one another by the sealing strips 70 , 72 arranged on the piston 22 . For this purpose, the pistons 22 on their outer wall 24 of the rotor 18 facing circumferential surfaces 86 each have an axially parallel, radially open outer groove 88 and on their inner surfaces of the front side tent parts 26 , 28 facing end surfaces 90 each have a ra dial extending, axially open side groove 92 which open into the outer groove 88 at their radially outer ends. The two separate sealing strips 94 , 96 ; 98 , 100 existing sealing strips 70 , 72 overlap each other in the mouth area between side grooves 92 and outer groove 88 . While the sealing strips 94 , 96 arranged in the outer groove 88 are of equal length and are displaced in the longitudinal direction relative to one another, the sealing strips 98 , 100 arranged in the side grooves 92 are of different lengths. As a result, there are two sealing strips 94 and 96 or 96 and 100 in the mouth region between the side grooves 92 and outer groove 88 in each case at an overlap surface close to each other. The overlap pungsfläche is aligned parallel to the spanned by the sealing strips 70 , 72 , extending through the axis of rotation of the hub 20 radial plane.
Zwischen den Wellenfedern 80 bzw. 82 und den Dicht streifen 94, 96 bzw. 98, 100 sind Füllstücke 102, 104, 106 aus Stahl-Grauguß mit rechteckigem Querschnitt angeord net. Die Wellenfedern 80, 82 sind so gebogen oder abge längt, daß sie mit ihren Stirnseiten gegen die dem Nut grund zugewandte Breitseitenfläche des im Überlappungs bereich der Dichtleisten 70, 72 als Winkelstück ausge bildeten Füllstücks 104 anliegen.Between the wave springs 80 and 82 and the sealing strips 94 , 96 and 98 , 100 fillers 102 , 104 , 106 are made of cast steel with a rectangular cross section angeord net. The wave springs 80 , 82 are bent or lengthened so that they abut with their end faces against the groove bottom facing broad side surface of the sealing strips 70 , 72 as an angle piece formed filler 104 .
Die in Fig. 5 dargestellten, in eine Seitennut 92 eines Kolbens 22 eingesetzten Dichtstreifen 98, 100 sind an ihren, der gegenüberliegenden Rotorinnenfläche 108 zu gewandten, die Gleit- und Dichtfläche bildenden Schmal seitenflächen 109 im Querschnitt so ballig ausgebildet, daß sie gemeinsam mit der Rotorinnenfläche 108 einen Längskanal 110 begrenzen, der über Schmierbohrungen 112 in den Stirnseitenflächen 114 der Nabe 20 mit Schmieröl beaufschlagbar ist.The 5 shown in Fig., In a side groove 92 of a piston 22, sealing strip employed 98, 100 are at their, the opposite rotor inner surface 108 facing the sliding and sealing surface forming narrow side faces 109 in cross-section so spherical that they together with the Rotor inner surface 108 delimit a longitudinal channel 110 which can be acted upon with lubricating oil via lubrication bores 112 in the end face surfaces 114 of the hub 20 .
Die einander benachbarten Arbeitskammern 30 werden durch die in die teilzylindrischen Umfangsflächen 12 und die Stirnseitenflächen 114 der Nabe 20 eingesetzten Dicht leisten 74 und 76 gegeneinander abgedichtet. Die Nabe 20 weist dazu jeweils in der Mitte zwischen zwei Kolben 22 eine achsparallel ausgerichtete, radial offene Außen nut 116 und zwei radial verlaufende, an ihren radial außenliegenden Enden in die Außennut 116 mündende, zu den Innenflächen der Stirnseitenteile 26, 28 hin offene kurze Seitennuten 118 auf. Die Dichtleisten 74 sind in ihrer Längserstreckung etwas kürzer als die zugehörigen Außennuten 116 und mit keilförmig abgeschrägten, in Richtung Nutgrund weisenden Stirnflächen 120 versehen. Die in den Seitennuten 118 angeordneten Dichtleisten 76 sind abgewinkelt ausgebildet und greifen in die Außen nut 116 ein, wo sie mit ihren abgeschrägten Stirnseiten flächen 122 gegen die schrägen Stirnflächen 120 der Dichtleisten 74 anliegen. Die stirnseitigen Enden der Wellenfeder 84 sind so gebogen, daß sie gegen die Innen kante der abgewinkelten Dichtleisten 76 anliegen.The adjacent working chambers 30 are 74 and 76 sealed against each other by the sealing in the partially cylindrical peripheral surfaces 12 and the end faces 114 of the hub 20 . The hub 20 has in each case in the middle between two pistons 22 an axially parallel, radially open outer groove 116 and two radially extending, at their radially outer ends opening into the outer groove 116 , to the inner surfaces of the end face parts 26 , 28 open short side grooves 118 on. The sealing strips 74 are somewhat shorter in their longitudinal extent than the associated outer grooves 116 and are provided with wedge-shaped bevelled end faces 120 pointing in the direction of the groove base. The sealing strips 76 arranged in the side grooves 118 are angled and engage in the outer groove 116 , where they face 122 with their bevelled end faces against the oblique end faces 120 of the sealing strips 74 . The front ends of the wave spring 84 are bent so that they rest against the inner edge of the angled sealing strips 76 .
Die in den Seitennuten 92, 118 angeordneten Dichtleisten 72, 76 liegen mit ihren radial inneren Enden stirnsei tig gegen jeweils einen in eine achsparallele Bohrung 124 der Nabenstirnfläche 114 eingesetzten Zylinderbol zen 126 dichtend an. Die Bohrungen 124 sind gleichzei tig Eckpunkte eines aus acht axial offenen Längsnuten 130 bestehenden Nutenpolygons 128. In das Nutenpolygon 128 sind langgestreckte, unter der Einwirkung einer Feder mit ihrer Längsseitenfläche axial gegen die In nenfläche des jeweils benachbarten Stirnseitenteils 26, 28 anliegende, die Arbeitskammern 30 an den Stirn seitenflächen 114 der Nabe 20 gegenüber dem Gehäuse 10 abdichtende keramische Dichtleisten 78 angeordnet. Die Zylinderbolzen 126 greifen über den Nutgrund der Seiten nuten 92, 118 und der Längsnuten 130 hinaus in die Zy linderbohrungen 124 ein, so daß außerdem die auf die Eckpunkte des Nutenpolygons 128 stoßenden Nuten gegen einander abgedichtet sind.The sealing strips 72 , 76 arranged in the side grooves 92 , 118 lie with their radially inner ends on the end face against a respective cylinder bolt 126 inserted into an axially parallel bore 124 of the hub end face 114 . The bores 124 are at the same time corner points of a slot polygon 128 consisting of eight axially open longitudinal slots 130 . In the groove polygon 128 are elongated, under the action of a spring with its longitudinal side face axially against the inner face of the adjacent end face part 26 , 28 , the working chambers 30 on the end face 114 of the hub 20 with respect to the housing 10 sealing ceramic sealing strips 78 are arranged. The cylinder bolts 126 engage over the groove base of the side grooves 92 , 118 and the longitudinal grooves 130 in the Zy cylinder bores 124 , so that in addition the abutting on the corner points of the groove polygon 128 are sealed against each other.
Bei dem in Fig. 7 und 8 gezeigten, gegenüber Fig. 3 abgewandelten Ausführungsbeispiel greifen die in die Außennut 88 und die Seitennuten 92 eingesetzten Dicht leisten 70, 72 mit ihren Enden in eine zu den Nuten 88 bzw. 92 offene Schlitzaussparung eines Bolzens 142 ein der in eine die Außennut 88 und die benachbarte Seiten nut 92 gemeinsam anschneidende Schrägbohrung 140 einge setzt ist. Der Bolzen 142 kann entweder einstückig oder zweistückig ausgebildet sein, wobei im letzteren Falle die beiden Bolzenhälften die Schlitzaussparung begren zen. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, weist der Bolzen 142 eine parallel zur Längserstreckung der Seitennuten 92 abgeschrägte und mit deren Außenkante im wesentlichen fluchtende Stirnfläche 144 auf.Shown in which in Fig. 7 and 8, as compared to FIG. 3 alternative embodiment engage the sealing in the outer groove 88 and side grooves 92 used to make 70, 72 with their ends in an open to the grooves 88 and 92, slot recess of a bolt 142 the in an outer groove 88 and the adjacent sides groove 92 together cutting oblique bore 140 is inserted. The bolt 142 can be formed either in one piece or in two pieces, in the latter case the two pin halves limiting the slot recess. As can be seen from FIG. 8, the bolt 142 has an end face 144 which is chamfered parallel to the longitudinal extent of the side grooves 92 and is essentially flush with the outer edge thereof.
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