DE2106280A1 - Leichtmetallkolben für Rotationskolben-Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents
Leichtmetallkolben für Rotationskolben-VerbrennungskraftmaschinenInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
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Description
KARL SCHMIDT GMBH 6 Frankfurt (Main), 8.2.1971
Ctoristian-Schmidt-Str. 8/12.
Prov. Nr0 6478 KS
Leichtmetallkolben für Rotationskolben-Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben, vorzugsweise
aus einer Aluminiumlegierung, für Rotationskolben-Verbrennungskraftmaschinen
insbesondere für solche in Trochoidenbauart, mit \ auf einer Seite befestigtem aus einem Eisenwerkstoff, vorzugsweise
Stahl, bestehenden Hohlrad mit Innenverzahnung zur Steuerung des Kolbenumlaufs0
Das Hohlrad eines Rotationskolbens ist in der Regel ein vom
Kolben getrennt gefertigter aus einem Eisenwerkstoff, vorzugsweise Stahl, bestehender Teil, der durch Verschrauben, Verstiften
oder auch durch Verschweißen mit dem Kolben kraft-.schlüssig verbunden ist«. Eine derartige Verbindung führt dazu,
daß bedingt durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten vom Kolbenwerkstoff einerseits und Hohlradwe.rk~
stoff andererseits das Hohlrad im Betrieb mehr oder weniger {
stark deformiert wird. Bas hat zur,Folge, daß durch die im
Betrieb ständig wechselnden Eingriffverhältnisse zwischen Hohlrad und Exzenterwelle Wechselspannungen in der Innenverzahnung
des Hohlrades hervorgerufen werden, die im Bereich überhöhter Spannungskohzentrationen zum Bruch des Hohlrades
führen können.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es aus der DT-OS 1 817 bekannt, bei Kolben für Rotationskolben-Verbrennungskraftmaschinen zur Drosselung des Wärmeflusses das Hohlrad entweder
unter Zwischenschaltung einer wärmedämmenden Isolierscheibe
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am Kolben zu befestigen oder mit einem wärmedämmenden Überzug
zu versehen oder aus einem Keramik-, Sinter- oder Kunststoffmaterial
zu fertigen, -
Da sich herausgestellt hat, daß durch diese Maßnahmen die bestehenden Mängel nicht vollständig behoben werden können,
hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Verbindung zwischen Hohlrad und Kolben so zu gestalten, daß Deformationen
oder Brüche des Hohlrades als Folge überhöhter Spannungskonzentrationen, hervorgerufen durch die unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kolben- und Hohlradwerkstoff, vermieden werden,, ' * '
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst,, daß
auf einem Lochkreis im Nabenteil des Rotationskolbens entsprechend der Zahl der Ecken des Kolbens mehrere axial verlaufende
unter gleichen Winkeln zueinander liegende Paßbohrungen mit -darin befestigten Bolzen angeordnet sind» Die hohlradseitigen
Enden der Bolzen ragen über die Stirnfläche des Nabenteils mit engstem Gleitsitz in entsprechend gestaltete
'Ausnehmungen des Hohlrades hinein, wobei das Hohlrad durch
eine der Anzahl der Bolzen entsprechende Zahl von im Nabenteil des Kolbens unter gleichen Winkeln zueinander angeordneten
Schrauben, vorzugsweise Dehnschrauben, am Kolben befestigt ist«,
In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die Schrauben durch die hülsenförmig ausgebildeten Bolzen
geführt, wobei die hohlradseitigen über die Stirnflächen des Nabenteils des Rotationskolbens hinausragenden Enden der
Bolzen jeweils mit einem als Gleitstein wirkenden Bund'versehen sinde
Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Bolzen in den vergleichsweise kältesten Bereichen des
Nabenteils des Rotatio'nskolbens angeordnet sind,
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist auf der dem
Hohlrad abgewandten Stirnfläche des Nabenteils des Rotationskolbens eine mit entsprechenden Bohrungen für die der Befestigung
des Hohlrades dienenden Schrauben versehene vorzugsweise aus Stahl bestehende auf den Enden der Bolzen aufliegende
Platte angeordnet, gegen die die Köpfe der Schrauben gezogen
sind, um eine Bewegung der hülsenf örmigen Bolzen in axialer Richtung zu begrenzene _
Zwe;ckmäßigerweise besteht zwischen der jeweils zugehörigen
Stirnfläche des Nabenteils und dem Hohlrad einerseits sowie der Platte andererseits ein Abstand, der wenigstens der Größe λ
der axialen "Warmeausdehnung des Nabenteils entspricht, so daß
in jedem Betriebszustand ein ausreichendes Spiel vorhanden ist. Dadurch wird es möglich, die Schrauben nur schwach anzuziehen,
so daß ein Gleiten zwischen Hohlrad bzwe Platte und den Bolzen
möglich ist.
Die erfindungsgemäß gestaltete nur formschlüssige Verbindung
zwischen dem aus Leichtmetall gefertigten Rotationskolben und dem aus einem Eisenwerkstoff, insbesondere Stahl, bestehenden Hohlrad, gestattet eine unabhängige radiale und axiale
Ausdehnung von Kolben und Hohlrad im Betrieb, ohne daß dabei die gemeinsame Achse beider Bauteile verändert und in dem
Hohlrad unerwünscht hohe Spannungsfeonzentrationen auftreten '
würden. Durch die in* dem Nabenteil des Rotationskolbens befestigten
über die hohlradseitige Stirnfläche des Kolbens hinausragenden Bolzen, werden die axialen Kräfte, die infolge
ungleichmäßiger Druckverteilung auf den Kolbenflächen bzw. durch die äußere Beschleunigung auf das System kommen»' aufgenommen,
so daß im Betrieb eine einwandfreie Verbindung von Kolben und Hohlrad gewährleistet ist. Ferner wird durch die
Bolzen die thermische Ausdehnung von Kolben und Hohlrad in axialer Richtung ausgeglichen. Die Befestigung des Hohlrads
am Kolben mittels Dehnschrauben hat den Vorteil, daß die in
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axialer Richtung erfolgende thermische Ausdehnung des Kolbens von den Dehnschrauben aufgenommen wirde Gleichzeitig wirken
die Dehnschrauben selbstsichernd und verbinden auch bei geringem Anzugsmoment Kolben und Hohlrad fest mit-einander, ohne jedoch
ihre unabhängig voneinander erfolgende thermische Ausdehnung zu behindern, da das Anzugsmoment so eingestellt werden kann,
daß die beiden Bauteile im Bereich ihrer Berührungsflächen unabhängig voneinander gleiten könneno Die Kraftübertragung
von dem Kolben auf das'Hohlrad erfolgt durch die Bolzen über die radial verlaufenden Flanken der Ausnehmungen des Hohlrades·
In den Zeichnungen ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.
In Fig» 1, von der Fige 2 einen Querschnitt entlang der Linie
I - I wiedergibt, ist die Seitenansicht eines Leichtmetall-Rotationskolbens
1 in Trochoidenbauart dargestellt, in dessen Nabenteil 2 drei axial verlaufende Paßbohrungen 3 mit darin
befestigten Bolzen 4 auf einem Lochkreis unter gleichen Winkeln zueinander angeordnet sind. Die hohlradseitigen über die Stirnfläche
des Nabenteils 2 hinausragenden Enden der Bolzen 4 ragen mit engstem Gleitsitz in entsprechenden Ausnehmungen 5 des
Hohlrades 6 mit Innenverzahnung hinein. Das Hohlrad 6 ist über drei auf dem gleichen Lochkreis wie die Bolzen 4 unmittelbar
neben diesen angebrachten Dehnschrauben 7 gegen die Stirnfläche
des Nabenteils 2'des Kolbens 1 gezogen.
Die Figo 3 - Fig. 4 stellt einen Querschnitt entlang der Linie
II - II dar - zeigt die vorzugsweise Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Rotationskolbens 8 in Trochoidenbauart', wobei in den kältesten Bereichen des Nabenteils 9 drei axiale Paßbohrungen
10 mit darin befestigten hülsenförmigen Bolzen 11 auf einem Lochkreis unter gleichen Winkelη zueinander angebracht
sind. Die hülsenförmigen Bolzen 11 sind auf ihren dem Hohlrad
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mit Innenverzahnung zugewandten über die Stirnfläche des Nabenteils 9 hinausragenden Enden mit einem in entsprechenden
Ausnehmungen 16 des Hohlrades 12 mit engstem Sitz gleitenden Bund 13 versehen,, Das Hohlrad 12 wird über drei in den hülsenförmigen
Bolzen 11 befindliche Dehnschrauben 14 gegen die Stirnfläche des Bundes 13 des Bolzens 11 gezogen«, Auf der
dem Hohlrad 12 abgewandten Stirnfläche des Nabenteils 9 ist eine Stahlplatte 15 unter den Köpfen der Dehnschrauben 14
befestigt, die auf der dem Bund gegenüber liegenden Stirnfläche
des hülsenförmigen Bolzens 11 aufliegt.
- 6 Patentansprüche
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE '/ T) ,Leichtmetallkolben, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, ^— für Rotationskolben-Verbrennimgskraftmaschinen, insbesondere für solche in Trochoidenbauart, mit auf einer Seite fest angeordnetem, aus einem Eisenwerkstoff» vorzugsweise Stahl, gefertigten Hohlrad mit Innenverzahnung zur Steuerung des Kolbenumlaufs, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Lochkreis im Nabenteil (2, 9) des Kolbens (1, 8) entsprechend der Zahl seiner Ecken mehrere axial verlaufende unter gleichen Winkeln zueinander «liegende Paßbqhrungen (3j 10) mit darin befestigten Bolzen (4, 11) angeordnet sind, wobei die hohlradseitigen Enden der Bolzen über die Stirnfläche des Nabenteils (2, 9). des Kolbens mit engstem Gleitsitz in entsprechend gestaltete Ausnehmungen (5> 16) des Hohlrades (6, 12) hineinragen und das Hohlrad durch eine der Anzahl der Bolzen (4, 11)" entsprechende Zahl von im Nabenteil des Kolbens unter gleichen Winkeln zueinander angeordneten Schrauben (7 j 14) mit dem Kolben (1, 8) verbunden ist..2) Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (14) durch die hülsenförmig ausgebildeten Bolzen (11) geführt und die hohlradseitigen über die Stirnfläche des Nabenteils (9) hinausragenden Enden der Bolzen (11) jeweils mit einem als Glei$stein wirkenden Bund (15) versehen sind. '", - x3) Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (4, 11) in den vergleichsweise kältesten Bereichen des Nabenteils (2, 9) angeordnet sind.4) Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Hohlrad (12) abgewandten Stirnfläche des Nabenteils (9) eine mit entsprechenden Bohrungen für die der Befestigung des Hohlrades dienenden— 7 — 209814/0498Schrauben (14) versehene vorzugsweise aus Stahl bestehende auf den Enden der Bolzen (11) aufliegende Platte (15) unter den Köpfen der Schrauben befestigt ist*5) Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des axialen Abstandes zwischen der jeweils zugehörigen Stirnfläche des Nabenteils (9) und dem Hohlrad (12) einerseits sowie der Platte (15) andererseits wenigstens der Größe der axialen Wärmeausdehnungdes Nabenteils entspricht,, ' '6) Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (6, 12) über Dehnschrauben (7, 14) mit dem Kolben (1, 8) verbunden ist«.209834/0498
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