EP0435878B1

EP0435878B1 - Kreiskolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0435878B1
Application number: EP89909186A
Authority: EP
Inventors: Hans Helpap
Original assignee: KKM KREIS-KOLBEN-MOTOREN GmbH
Current assignee: KKM KREIS-KOLBEN-MOTOREN GmbH
Priority date: 1988-08-14
Filing date: 1989-08-12
Publication date: 1993-05-26
Anticipated expiration: 2009-08-12
Also published as: WO1990001676A1; EP0435878A1; DE58904524D1

Abstract

Es wird eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse angegeben, in dessen Innenraum wenigstens zwei Mehrfachkolben mit jeweils zwei Teilkolben, die an zugeordneten Kolbenträgern befestigt sind, sich derart durch ein Steuergetriebe auf einer Kolbenumlaufbahn bewegen, daß zwischen jeweils zwei Teilkolben und dem Gehäuse Funktionsräume gebildet werden, in denen jeweils vollständige Vier-Takt-Prozesse ablaufen. Die Auslegung ist derart getroffen, daß das Gehäuse und die Kolbenträger die Umfangsdichtspalte begrenzen, die in Ecken der Funktionsräume liegen. Zur zuverlässigen Dichtung der Funktionsräume ist eine Dichtung vorgesehen, welche eine zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Kolbenträger dienende und in Richtung Funktionsraum mit Anpreßdruck beaufschlagte Umfangsdichtung und eine mit zusammenarbeitende, radial und axial wirksame Kolbendichtung an den Teilkolben umfaßt. Die Kolbendichtung hat wenigstens zwei in Umfangsrichtung beabstandete und unabhängig voneinander bewegliche und Dichtebenen bildenden Dichtanordnungen. Jede Dichtanordnung in der jeweiligen Dichtebene weist wenigstens zwei wenigstens an ihren zugewandten Seiten keilförmig ausgebildete Dichtelemente und einen die Dichtelemente in Dichtrichtung axial und radial beaufschlagenden Anpreßkeil auf. Die Dichtanordnungen der Kolbendichtung sind derart zueinander versetzt angeordnet, daß der Zwischenraum zwischen den Dichtelementen einer Dichtanordnung, in dem der zugeordnete Anpreßkeil aufgenommen ist, von einem durchgehenden Dichtelement der jeweils benachbarten Dichtanordnung vollständig überdeckt wird. Zur Druckbeauschlagung der Umfangsdichtung stehen die Umfangsdichtspalte über beispielsweise eine Durchgangsbohrung mit dem unter dem höchsten Druck stehenden Funktionsraum in Verbindung.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse in dessen Innenraum wenigstens zwei Mehrfachkolben mit jeweils wenigstens zwei Teilkolben die an zugeordneten Kolbenträgern befestigt sind, sich derart durch ein Steuergetriebe gesteuert auf einer Kolbenumlaufbahn bewegen, daß zwischen jeweils zwei Teilkolben und dem Gehäuse Funktionsräume variablen Volumens gebildet werden, in denen jeweils vollständige Vier-Takt-Prozesse ablaufen, und mit einer die Funktionsräume abdichtenden Dichtungsanordnung, die zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem jeweiligen Kolbenträger dienende Umfangsdichtungen und mit dem Gehäuse, den Kolbenträgern sowie der Umfangsdichtung zusammenarbeitende, radial und axial wirksame Kolbendichtungen an jedem der Teilkolben umfaßt, wobei die Umfangsdichtungen in vom Gehäuse und den Kolbenträgern begrenzten Umfangsdichtspalten angeordnet sind, die in Eckbereichen der Funktionsräume vorgesehen sind, und wobei jede Kolbendichtung wenigstens zwei in Umfangsrichtung beabstandete, unabhängig voneinander bewegliche und Dichtebenen bildende Dichtanordnungen (in den zueinander parallelen Nuten vorgesehen) aufweist, die jeweils wenigstens zwei Dichtelemente umfaßt.
Aus der DE-OS 28 48 220 ist eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt.
Aufgrund der in den Funktionsräumen herrschenden Drücke, die unterschiedlich sind, bewegen sich die Dichtelemente der Kolbendichtung relativ zueinander, so daß zwischen den Dichtelementen selbst lückenförmige Zwischenräume entstehen, welche nicht abgedichtet sind und sich mit der dort beschriebenen Kolbendichtung auch nicht abdichten lassen. Daher kann der Druck über die so gebildeten Spalten, Zwischenräume oder Lücken zu den jeweils angrenzenden Funktionsräumen entweichen, und die Funktionsräume sind daher nicht zuverlässig gegeneinander abgedichtet. Daher erfüllt auch die Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach der DE-OS 28 48 200 nicht die Bedingung einer zuverlässigen Abdichtung, und sie ist daher nicht funktionsfähig.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die betriebszuverlässig funktionsfähig ist und bei der insbesondere auf zuverlässige und dauerhafte Weise wirkungsvoll die Funktionsräume abgedichtet werden können, die von wenigstens drei gegeneinander bewegten Teilen begrenzt werden.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Umfangsdichtungen in Richtung der Funktionsräume mit Anpreßdruck beaufschlagt sind, daß die Dichtelemente wenigstens an ihren einander zugewandten Seiten keilförmig ausgebildet sind und zwischen den Dichtelementen jeweils ein diese in Dichtrichtung axial und radial beaufschlagender Anpreßkeil angeordnet ist, und daß die Dichtanordnungen derart zueinander versetzt angeordnet sind, daß ein Dichtelement der einen Dichtanordnung den Zwischenraum zwischen zwei Dichtelementen der jeweils benachbarten Dichtanordnung mit dem dort angeordneten Anpreßkeil überdeckt.
Bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine dient die Umfangsdichtung zur Systemabdichtung in Umfangsrichtung der Kreiskolben-Brennkraftmaschine. Durch die Ausgestaltung des Gehäuses und der Kolbenträger läßt sich diese Umfangsdichtung in Umfangsdichtspalten anordnen, die in den Ecken der Funktionsräume liegen, so daß die Gefahr eines Verschleißes im Hinblick auf zu hohe Wärmebeanspruchungen der Umfangsdichtung vermieden ist. Die jeweilige Kolbendichtung mit ihren Dichtungsanordnungen arbeitet mit dieser Umfangsdichtung, die im Gehäuse und den jeweiligen Kolbenträgern während der Umlaufbewegung der Teilkolben derart zusammen, daß die jeweils benachbarten Funktionsräume zuverlässig gegeneinander und auch gegenüber dem System abgedichtet sind. Da sich die Dichtelemente der Dichtanordnung in den wenigstens zwei Dichtebenen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung unabhängig und relativ zueinander bewegen können, werden definierten Dichtgrenzen in Verbindung mit den zusammenwirkenden Teilen erzielt, und das Anpressen der Dichtelemente in Dichtrichtung erfolgt in der jeweiligen Dichtungsanordnung in der jeweiligen Dichtebene durch Druckbeaufschlagung über den anliegenden Funktionsraumdruck und mit Hilfe eines Anpreßkeils, der zwischen den keilförmig gestalteten seitlichen Stoßstellen der Dichtelemente angeordnet ist. Ferner ist nach der Erfindung die Kolbendichtung auch derart beschaffen, daß die im Bereich der Anpreßkeile gebildeten Lücken bzw. Zwischenräume in der jeweiligen Dichtanordnung der jeweiligen Dichtebene betriebszuverlässig dadurch abgedichtet werden, daß ein entsprechendes Dichtelement der benachbarten Dichtebene diesen Zwischenraum vollständig überdeckt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die im Bereich der Umlaufbahn der Teilkolben gebildeten Funktionsräume auch gegeneinander sicher abgedichtet sind. Um zu erreichen, daß die Umfangsdichtung sofort mit dem Arbeiten der Kreiskolben-Brennkraftmaschine in ihre Dichtstellung gelangt, stehen die Umfangsdichtspalte über wenigstens eine Belastungsdurchgangsverbindung mit dem unter dem höchsten Druck stehenden Funktionsraum beim Arbeiten der Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Verbindung. Hierdurch wird die Umfangsdichtung in den jeweiligen Umfangsdichtspalten durch den höchsten Druck in dem zugeordneten Funktionsraum derart beaufschlagt, daß sie in Dichtrichtung angedrückt wird, so daß eine sofort wirksame Systemdichtung erzielt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform nach der Erfindung ist der eine Kolbenträger der Kreiskolben-Brennkraftmaschine als Zylinder ausgebildet, an dem die jeweiligen Teilkolben befestigt sind, während der andere Kolbenträger als senkrecht hierzu angeordnete Scheibe ausgebildet ist, welche eine Seitenwand des Gehäuses bildet. Hierbei kann der als Scheibe ausgebildete Kolbenträger für den einen Mehrfachkolben auch zwei koaxial angeordnete, scheibenförmige Teile umfassen, wobei die Teilkolben jeweils stirnseitig an den beiden scheibenförmigen Teilen befestigt sind. Bei dieser Ausgestaltungsform können die beiden gegenüberliegenden Seitenwände der Kreiskolben-Brennkraftmaschine von den jeweiligen scheibenförmigen Teilen des Kolbenträgers gebildet werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine ist das Gehäuse topfförmig ausgestaltet und umfaßt eine Umfangswand, welche innenseitig die Kolbenumlaufbahn bildet, und eine einteilig hiermit ausgebildete stirnseitige Seitenwand, während der scheibenförmig ausgebildete Kolbenträger die gegenüberliegende Stirnwand der Kreiskolben-Brennkraftmaschine bildet.
Bei allen diesen vorstehend genannten bevorzugten Ausgestaltungsformen der Kreiskolben-Brennkraftmaschine wird auf konstruktiv einfache und vorteilhafte Weise erreicht, daß die Umfangsdichtspalte zwischen dem Gehäuse und den Kolbenträgern in den jeweiligen Ecken der Funktionsräume begrenzt werden. Hierdurch erhält man durch die konstruktive Ausgestaltungsform von Gehäuse und Kolbenträger bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine Dichtgrenzen, welche zuverlässig, beherrschbar und betriebssicher abgedichtet werden können, um eine funktionsfähige Kreiskolben-Brennkraftmaschine bereitzustellen. Die Dichtbereiche zwischen sich den bewegenden Teilen der Kreiskolben-Brennkraftmaschine sind hierdurch genau definiert.
Um eine möglichst gedrängte Bauweise der Kreiskolben-Brennkraftmaschine zu erreichen, sind die mit dem Steuergetriebe zusammenarbeitenden Antriebswellen der Kolbenträger koaxial ineinanderliegend angeordnet. Hierbei ist zweckmäßigerweise eine Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, und in ihrem Innenraum ist die Antriebswelle des anderen Kolbenträgers beispielsweise mit Hilfe einer Kugellagerung gelagert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine umfaßt die Kolbendichtung wenigstens drei in Umfangsrichtung beabstandete und Dichtebenen bildende Dichtanordnungen. Bei einer solchen Auslegung dient die dritte Dichtanordnung mit den jeweiligen Dichtelementen als zusätzliche Sicherheit, mit der Betriebsverschleißerscheinungen der Kolbendichtungen entgegengewirkt werden kann, so daß sich die Lebensdauer der Kolbendichtung unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Kreiskolben-Brannkraftmaschine verbessern und erhöhen läßt.
Bei einer derartigen Ausgestaltungsform der Kolbendichtung mit wenigstens drei in Umfangsrichtung beabstandeten und Dichtebenen bildenden Dichtanordnungen ist die Auslegung vorzugsweise derart getroffen, daß die Dichtanordnungen der jeweils äußeren Dichtebenen übereinstimmend ausgebildet sind und die Dichtanordnung der mittleren Dichtebene entsprechend versetzt zu den Dichtanordnungen der jeweils äußeren Dichtebenen vorgesehen ist. Durch diese Auslegung wird erreicht, daß sich die Dichtanordnungen der jeweiligen Dichtebenen derart ergänzen und insgesamt derart zusammenwirken, daß der im Aufnahmebereich des Anpreßkeils der jeweiligen Dichtanordnung gebildete Zwischenraum durch entsprechende Überdeckung der Dichtelemente der jeweils benachbarten Dichtanordnung zuverlässig dicht abgeschlossen wird.
Vorzugsweise sind die Dichtelemente der Dichtanordnungen gleich stark bzw. dick ausgeführt, um fertigungstechnisch eine geeignete vereinfachte Herstellung zu erreichen.
Vorzugsweise sind die Dichtanordnungen der Kolbendichtung als Dichtpaket in einer am jeweiligen Teilkolben ausgebildeten Nut eingelegt. Auf diese Weise kann die Kolbendichtung relativ einfach montiert und funktionszuverlässig angeordnet werden, da zur Aufnahme aller einzelnen Dichtelemente der Dichtanordnungen nur eine gemeinsame am jeweiligen Teilkolben ausgebildete Nut erforderlich ist. Hierdurch läßt sich die Bearbeitung des jeweiligen Teilkolbens für die Aufnahme der Kolbendichtung vereinfachen.
Vorzugsweise wird die Umfangsdichtung von einer Dichtleiste gebildet, die einen etwa dreieckförmigen Querschnitt hat.
Zur Verbesserung des Abdichtungsvermögens und Verminderung des Verschleißes der Umfangsdichtung wird diese vorzugsweise in Umfangsrichtung gesehen in Ringsegmente unterteilt, die sich jeweils über mindestens einen Winkelbereich zwischen zwei benachbarten Teilkolben eines einzigen Kolbenträgers erstrecken.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine der Umfangsdichtung eine zwischen dem jeweiligen Kolbenträger und dem Gehäuse wirkende. Balgdichtung zugeordnet , die ein Entweichen des für die Umfangsdichtung notwendigen Anpreßdrucks verhindert. Diese Balgdichtung tung wirkt als eine flexible Ausgleichsdichtung, um entsprechende Relativbewegungen der relativ zueinander beweglichen Teile beim Arbeiten der Kreiskolben- Brennkraftmaschine aufzunehmen und so auszugeleichen, daß hierdurch keine Undichtigkeiten des Systems entstehen.
Im Hinblick auf eine fertigungstechnisch günstige Bearbeitung der Kolbenträger und der Teilkolben kann bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine vorzugsweise eine solche Auslegung vorgesehen sein, daß die Teilkolben derselben gesondert zu den jeweiligen Kolbenträgern hergestellt werden, wobei die Teilkolben in eine Aufnahmenut am zugeordneten Kolbenträger eingesetzt werden können. Um bei einer solchen Auslegungsform die Kolbenträger gegeneinander, insbesondere im Bereich der jeweiligen Aufnahmenuten zuverlässig abzudichten, wird dann eine weitere Umfangsdichtung vorgesehen, die im Bereich des Nutgrundes der jeweiligen Aufnahmenut in Umfangsrichtung verläuft.
Diese weitere Umfangsdichtung wird vorzugsweise wie alle anderen Dichtungen in Dichtrichtung mittels Federelementen beaufschlagt.
Bei dieser Ausgestaltungsform, bei der wenigstens in zwei der vier Umfangsdichtspalte zwei Umfangsdichtungen angeordnet sind, ist die Auslegung vorzugsweise derart getroffen, daß die weitere Umfangsdichtung ebenfalls in Umfangsrichtung in Ringsegmente unterteilt ist, wobei die Trennstelle zwischen der aufeinanderfolgenden Ringsegmenten im Bereich der Aufnahmenut des jeweiligen Kolbenträgers liegt.
Wenn hierbei beide Umfangsdichtungen in Ringsegmente unterteilt sind, so sind diese beiden Umfangsdichtungen im Dichtbereich derart einander zugeordnet, daß die jeweils gebildete Trennstellen wechselseitig überdeckt sind. Um bei der vorhandenen Umlaufbewegung der Teilkolben der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung eine zuverlässige Abdichtung an den jeweiligen Dichtkanten in Umfangsrichtung und der Kolbendichtung zu erzielen, sind die Dichtflächen dieser beiden Dichtungen mit einem Schmierfilm benetzt.
Vorzugsweise sind bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine die Einlaß- und Auslaßbereiche so ausgebildet, daß sie Schlitze umfassen, die in Umfangsrichtung im Gehäuse verlaufen. Zweckmäßigerweise sind mehrere derartige Schlitze in axialer Richtung nebeneinanderliegend angeordnet.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine perspektivische und auseinandergezogene Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung,
Figur 2 eine perspektivische und auseinandergezogene Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßigen Kreiskolben-Brennkraftmaschine,
Figur 3 eine perspektivische Ausschnittsansicht zur Verdeutlichung einer ersten Ausführungsform einer Dichtung bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Teilschnittdarstellung,
Figur 4 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung von Figur 3 zur Verdeutlichung des Zusammenwirkens der Umfangsdichtung und der Kolbendichtung der Dichtung bei der erfindungsgemäßen Kreiskolben-Brennkraftmaschine,
Figur 5 eine perspektivische Ausschnittsansicht zur Verdeutlichung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Dichtung und der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung in Teilschnittdarstellung,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Verbindung von Kolbenträger und Teilkolben sowie einer entsprechend zugeordneten weiteren Umfangsdichtung bei der Ausgestaltungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Figur 5, und
Figur 7 eine Seitenansicht auf die Kreiskolben-Brennkraftmaschine gemäß der Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 als Axialschnittansicht.

Anhand den Figuren 1 und 2 werden zwei alternative Ausgestaltungsformen einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung verdeutlicht, wobei in diesen Figuren gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und zur Unterscheidung der Ausführungsformen der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Figur 2 die Bezugszeichen mit einem "'" zusätzlich versehen sind. Bei beiden Ausgestaltungsformen der Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach den Figuren 1 und 2 wird als Beispiel eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit zwei Mehrfachkolben und jeweils vier Teilkolben gezeigt.
In Figur 1 ist die Kreiskolben-Brennkraftmaschine insgesamt mit 1 bezeichnet. Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine 1 hat ein als Mantel ausgebildetes Gehäuse 2 mit einer Innenwand 3. Im vom Gehäuse 2 gebildeten Innenraum sind zwei Mehrfachkolben 4A, 4B angeordnet. Die beiden Mehrfachkolben 4A und 4B sind im unteren Teil der Figur 1 in auseinandergezogener Darstellung verdeutlicht. Jeder Mehrfachkolben 4A, 4B hat einen zugeordneten Kolbenträger 5A, 5B, an dem jeweils in diametral gegenüberliegenden Anordnung vier Teilkolben 6A1, 6A2, 6A3, 6A4 bzw. 6B1, 6B2, 6B3, 6B4 angebracht sind. Der Kolbenträger 5A für die Teilkolben 6A1 bis 6A4 des Mehrfachkolbens 4A ist als Zylinder 7 ausgebildet, und die Teilkolben 6A1 bis 6A4 stehen radial vom Umfang des Zylinders 7 nach außen.
Der Kolbenträger 5B der Teilkolben 6B1 bis 6B4 des anderen Mehrfachkolbens 4B umfaßt zwei koaxial angeordnete scheibenförmige Teile 8a, 8b, an denen die Teilkolben 6B1 bis 6B4 beispielsweise mit Hilfe von nicht näher dargestellten Schrauben befestigt sind. Wenigstens das eine scheibenförmige Teil 8a oder 8b bildet eine stirnseitige Seitenwand. Die beiden gegenüberliegenden stirnseitigen Seitenwände können gegebenenfalls auch von den beiden scheibenförmigen Teilen 8a, 8b gebildet werden.
Der Kolbenträger 5A, der als Zylinder 7 ausgebildet ist, ist mit einer Antriebswelle 9A verbunden, während der Kolbenträger 5B mit einer Antriebswelle 9B verbunden ist. Die mit dem Kolbenträger 5B verbundene Antriebswelle 9B ist als Hohlwelle ausgebildet, und in ihrem Innenraum ist die mit dem anderen Kolbenträger 5A verbundene Antriebswelle 9A mit Hilfe einer schematisch angedeuteten Kugellagerung 10 gelagert. Die Antriebswelle 9A, 9B arbeiten mit einem nicht näher dargestellten Steuergetriebe derart zusammen, daß die Mehrfachkolben 4A, 4B mit ihren Teilkolben 6A1 bis 6A4 gleichsinnig umlaufen und bei einer Drehbewegung der Mehrfachkolben 4A, 4B über einen Winkelbereich von 360° hinweg, vorzugsweise vollständige Vier-Takt-Prozeßabläufe durchlaufen werden. Die Vier-Takt-Prozeßabläufe umfassen jeweils die Arbeitstakte, das Ansaugen, Verdichten, Zünden und Arbeiten und schließlich das Ausstoßen. Somit wird zwischen den jeweiligen Teilkolben 6A1 bis 6A4 und 6B1 bis 6B4 bei einer vollständigen Umdrehung um 360° jeweils ein vollständiger, vier Arbeitstakte umfassender Zyklus gemäß dem Vier-Takt-Prinzip durchlaufen. Die Kolbenträger 5A, 5B und das Gehäuse 2 begrenzen hierbei die Umfangsdichtspalte 11, die in den Ecken von Funktionsräumen 12 liegen, die in Umfangsrichtung von einer Kolbenumlaufbahn 13 begrenzt werden. Ferner werden diese Funktionsräume 12 auch von jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Teilkolben 6A1 bis 6A4 und 6B1 bis 6B4 sowie Kolbenträgern 5A, 5B begrenzt. Durch die Ausgestaltung des Gehäuses 2 im Zusammenwirken mit der Ausbildungsform der Kolbenträger 5A, 5B werden somit Umfangsdichtspalte 11 definiert, die in den kalten Ecken der Funktionsräume 12 liegen.
Ferner sind in Figur 1 noch Lagerschalen 14a, 14b für die Antriebswellen 9A, 9B schematisch dargestellt.
Einlaß- und Auslaßbereiche 15 werden von Schlitzen 16 gebildet, die in Umfangsrichtung im Gehäuse 2 vorgesehen sind. Zweckmäßigerweise sind in axialer Richtung des Gehäuses 2 gesehen, mehrere derartige Schlitze 16 nebeneinanderliegend vorgesehen.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine insgesamt mit 1' bezeichnet. Im Unterschied zu der Ausbildungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine 1 nach Figur 1 ist in Figur 2 das Gehäuse 2' topfförmig ausgestaltet, d.h. an dem Gehäuse 2' ist einteilig eine stirnseitige Seitenwand 17 angeformt. Die gegenüberliegende stirnseitige Seitenwand wird von dem als Scheibe ausgebildeten Kolbenträger 5B' gebildet. Die Teilkolben 6B1' bis 6B4' sind als Freikolben ausgelegt, d.h. sie sind nur an einer Seite an dem scheibenförmigen Kolbenträger 5B' befestigt. Alle weiteren Einzelheiten stimmen weitgehend mit der Ausführungsform der Kreiskolben-Brennkraftmaschine 1 nach Figur 1 überein, so daß sie nicht näher erläutert zu werden brauchen. Insbesondere wird auch bei der Ausgestaltungsform nach Figur 2 erreicht, daß die Umfangsdichtspalte 11' in den Ecken der Funktionsräume 12 liegen.
In den Figuren 1 und 2 sind schematisch an den Teilkolben 6A1 bis 6A4, 6B1 bis 6B4 bzw. 6A1' bis 6A4' und 6B1' bis 6B4' insgesamt mit 22 bezeichnete Kolbendichtungen angedeutet, die nachstehend näher erläutert werden.
Anhand den Figuren 3 und 4 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform einer insgesamt mit 20 bezeichneten Dichtung für die Funktionsräume 12 erläutert. Diese Dichtung 20 ist für die anhand den Figuren 1 und 2 erläuterten Ausführungsformen der Kreiskolben-Brennkraftmaschine 1, 1' bestimmt. Die Dichtung 20 umfaßt eine Umfangsdichtung 21, 21' und eine Kolbendichtung 22. Die Umfangsdichtung 21, 21' dient zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 2, 2' und dem jeweiligen Kolbenträger 5A, 5B bzw. 5A', 5B'. Zwischen dem scheibenförmigen Teil 8a des Kolbenträgers 5B und dem Gehäuse 2 in Figur 1 und zwischen dem anderen scheibenförmigen Teil 8b des Kolbenträgers 5B und dem Gehäuse 2 ist jeweils eine derartige Umfangsdichtung 21 angeordnet.
Beide dargestellten Umfangsdichtungen 21 stimmen hinsichtlich ihres Aufbaus - abgesehen von einer spiegelbildlichen Anordnung - miteinander überein.
Die Umfangsdichtung 21 ist in die jeweilige Umfangsdichtspalte 11 zwischen dem jeweiligen Kolbenträger 5A, 5B bzw. 5A' bzw. 5B' und dem Gehäuse 2, 2' im Bereich der Ecken von Funktionsräumen 12 eingelegt. Die Funktionsräume 12 werden im Bereich der Kolbenumlaufbahn 13, 13' jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilkolben 6A1 bis 6A4 und 6B1 bis 6B4 gebildet. Jede Umfangsdichtspalte 11 steht über eine zweckmäßigerweise als Bohrung ausgebildete Belastungsdurchgangsverbindung 43 mit dem unter dem höchsten Druck stehenden Funktionsraum in Verbindung. Ferner ist der jeweiligen Umfangsdichtung 21 eine Balgdichtung 44 zugeordnet, die zwischen dem jeweiligen Kolbenträger 5A, 5B bzw. 5A', 5B' und dem Gehäuse 2, 2' wirkt.
Bei dem in Figur 3 und 4 gezeigten Beispiel umfaßt die Kolbendichtung 22 drei Dichtanordnungen 23, 24, 25, welche in Umfangsrichtung im Abstand liegende entsprechende Dichtebenen bilden. Die beiden außenliegenden Dichtanordnungen 23 und 25 sind im wesentlichen auf übereinstimmende Weise ausgelegt und die Dichtanordnung 24 ist hierzu komplementär gestaltet.
Zur Erläuterung der funktionswesentlichen Teile der Kolbendichtung 22 reicht es daher aus, die beiden in Umfangsrichtung benachbarten Dichtanordnungen 24 und 25 zu erläutern. Die Dichtanordnung 25 weist in axialer Richtung Dichtelemente 27 und 28 und in radialer Richtung Dichtelemente 29 und 31 auf. Am von den Dichtelementen 29, 31 axial gegenüberliegenden Ende der Dichtanordnung 25 sind in radialer Richtung entsprechende Dichtelemente 29', 31' vorgesehen. Die Dichtelemente 29', 31' stimmen im wesentlichen hinsichtlich Ausbildung und Funktion mit den Dichtelementen 29, 31 überein. Jede Dichtanordnung 25 weist in axialer und radialer Richtung jeweils einen Anpreßkeil 26, 30 auf, der zwischen zwei, wenigstens an ihren zugewandten Seiten keilförmig ausgebildeten Dichtelemente 27, 28, 29, 31 angeordnet ist. Diese Anpreßkeile 26, 30 beaufschlagen die Dichtelemente 27, 28, 29, 31 der Dichtungsanordnung 25 in Dichtrichtung.
Die Teile der Dichtanordnung 23 sind zur Unterscheidung der vorangehend angegebenen Teile der Dichtanordnung 25 zusätzlich mit einem "a" bezeichnet.
Die Dichtanordnung 24 umfaßt in axialer Richtung Dichtelemente 32, 34 und jeweils in radialer Richtung Dichtelemente 35, 36 bzw. 35', 36'. Auch umfaßt die Dichtungsanordnung 24, ähnlich wie die Dichtungsanordnung 25 jeweils einen Anpreßkeil 33, 37. Diese Anpreßkeile 33, 37 pressen die Dichtelemente 32, 34 bzw. 35, 36 in Dichtrichtung an. Im Hinblick auf das Sicherstellen der Dichtgrenzen zwischen den einzelnen Dichtungsanordnungen und zur Nutwand des jeweiligen Teilkolbens 6A1 - 6A4, 6A1'- 6A4', 6B1 - 6B4 und 6B1' - 6B4' weisendie jeweili gen Dichtelemente und die Anpreßkeile der jeweiligen Dichtungsanordnungen 23 und 25 eine jeweils gleiche Materialstärke auf. Die Dichtungsanordnungen 23 und 24 bzw. 24 und 25 und deren Teile sind hierbei derart versetzt zueinander angeordnet, daß wenigstens ein Dichtelement 27, 28 bzw. 29, 31 in der einen Dichtungsanordnung, den Zwischenraum 45, in dem sich in der anderen Dichtanordnung ein Anpreßkeil 33, 37 befindet, überdeckt. Da die Dichtelemente in den jeweiligen Dichtebenen der zugeordneten Dichtanordnungen unabhängig voneinander beweglich sind, wird auf diese Weise zuverlässig erreicht, daß keine Leckstelle um den Anpreßkeil 26, 30 bzw. 33, 37 auftritt.
Vorzugsweise sind die Teile der Dichtanordnungen 23, 24, 25 zu einem Dichtungspaket 40 zusammengefaßt, welches in einer Nut 41 im jeweiligen Teilkolben 6A1 bis 6A4 bzw. 6B1 bis 6B4 angeordnet ist. In gleicher oder ähnlicher Weise kann natürlich auch ein entsprechendes Dichtungspaket in einer zugeordneten Nut der jeweiligen Teilkolben 6A1' bis 6A4' und 6B1' bis 6B4' angeordnet sein.
Durch den Druckaufbau im Grund der Nut 41 und vor dem Dichtpaket 40 in Laufrichtung der Kreiskolben-Brennkraftmaschine gesehen wird gleichzeitig bewirkt, daß die Dichtanordnungen 23 bis 25 an die Rückwand der Nut angepreßt werden, im Zusammenwirken mit den Anpreßkeilen,die Dichtelemente des Dichtpakets 40 zusammengepreßt werden, die Dichtanordnungen 23 bis 25 an die Umfangsdichtung 21 angepreßt werden und die Dichtanordnungen 23 bis 25 gegen das Gehäuse 2, 2' sowie die Seitenwände bzw. die scheibenförmigen Teile 8a, 8b des Kolbenträgers 5B angepreßt werden. Durch die versetzte Anordnung und die hierdurch erzielte Überlappung der Dichtelemente des Dichtpakets 40 über die unterschiedlich vorhandenen Dichtbereiche und durch das Vorsehen von mindestens zwei Dichtanordnungen 23 bis 25 wird durch das vorstehend erläuterte Zusammenwirken von Umfangsdichtung 21 und Kolbendichtung 22 erreicht, daß der sich aufbauende Druck in dem jeweils gebildeten Funktionsraum 12 nicht mehr entweichen kann.
Die vorangehend beschriebene Dichtung 20 ist sowohl zur Verwendung bei Fest- als auch bei Freikolben geeignet, wobei natürlich gegebenenfalls erforderliche Modifizierungen vorgenommen werden können.
In gleicher oder ähnlicher Weise wie die Umfangsdichtung 21 können entsprechende Umfangsdichtungen im inneren Bereich, d.h. im Bereich des Kolbenträgers 5A vorgesehen sein.
Wie gezeigt, hat die Umfangsdichtung 21 einen etwa dreieckförmigen Querschnitt.
Anhand den Figuren 5 bis 7 wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Dichtung näher erläutert. Die Dichtung umfaßt wie bei der vorangehend erläuterten Ausführungsform eine Umfangsdichtung 51, 51' und 51'', die in zugeordneten und nicht näher dargestellten Umfangsdichtspalten zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolbenträger 5A, 5B angeordnet ist. Diese Umfangsdichtungen 51, 51', 51'' sind als Dichtleisten mit etwa dreieckförmigen Querschnitt ausgebildet. Ferner ist in jedem Teilkolben 6A1 bis 6A4 bzw. 6A1' bis 6A4' und 6B1 bis 6B4 bzw. 6B1' bis 6B4' eine Kolbendichtung 52 vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Figur 5 umfaßt die Kolbendichtung 52 nur zwei Dichtanordnungen 53, 54, welche in Umfangsrichtung im Abstand angeordnet sind und zugeordnete Dichtebenen bilden. Die Dichtanordnungen 53, 54 wirken in radialer und axialer Richtung. In axialer Richtung weist die Dichtanordnung 53 zwei Dichtelemente 55, 56 auf, welche an ihren gegenüberliegenden Seiten keilförmig ausgebildet sind. Zwischen den beiden Dichtelementen 55, 56 der Dichtanordnung 53 ist ein Anpreßkeil 57 vorgesehen. In radialer Richtung umfaßt die Dichtanordnung 53 zwei Dichtelemente 55', 56' und einen Anpreßkeil 57'. An der axial gegenüberliegenden Seite weist die Dichtanordnung 53 ebenfalls entsprechende Dichtelemente und einen Anpreßkeil auf, welche mit 55'a, 56'a und 57'a bezeichnet sind.
Die Dichtanordnung 54 umfaßt zwei Dichtelemente 60, 61 und einen dazwischen angeordneten Anpreßkeil 62. Diese Teile sind axial ausgerichtet vorgesehen und bilden zusammen eine Dichtebene, die in Umfangsrichtung einen Abstand zu der von der Dichtanordnung 53 gebildeten Dichtebene hat. In radialer Richtung umfaßt die Dichtanordnung 54 entsprechende Dichtelemente 60', 61' und einen Anpreßkeil 62'. Auf der axial gegenüberliegenden Seite sind entsprechende Dichtelemente 60'a, 61'a und ein Anpreßkeil 62'a vorgesehen.
Wie gezeigt, sind die Dichtanordnungen 53, 54 hinsichtlich der Anordnung der jeweilis zugeordneten Dichtelemente und der Anpreßkeile derart versetzt zueinander vorgesehen, daß der von den Anpreßkeilen 57, 57', 57'a und 62, 62', 62'a eingenommene Bereich in der Dichtebene der Dichtanordnungen 53, 54 in der jeweils benachbarten Dichtebene, welche von den Dichtanordnungen 53, 54 gebildet wird, von einem jeweils zugeordneten Dichtelement 55, 55', 55'a, 56, 56', 56'a, 60, 60', 60'a, 61, 61', 61'a vollständig überdeckt wird.
Wie schematisch angedeutet, werden die Dichtelemente der jeweiligen Dichtanordnung 53, 54 und den jeweiligen Wirkebenen, d.h. radial und axial von einer schematisch angedeuteten Federeinrichtung 63 zusätzlich lose in Dichtrichtung angedrückt. Auch diese Dichtanordnungen 53, 54 sind zu einem entsprechenden Dichtpaket zusammengefaßt und in eine Nut 64 in jeweiligen Teilkolben angeordnet.
Ferner ist eine Balgdichtung 65 vorgesehen, welche ein Entweichen des für die Umfangsdichtungen notwendigen Anpreßdrucks verhindert.
Die Wirkungsweise und Funktionsweise der Dichtung 50 mit ihrer Umfangsdichtung 51, 51'm 51'' und der Kolbendichtung 52 stimmen im wesentlichen mit jenen überein, die voranstehend bereits im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert worden sind.
Wie insbesondere aus Figur 6 zu ersehen ist, sind in den Kolbenträgern 5A, 5B Aufnahmenuten 70, 71 für die jeweils zugeordneten und nicht näher dargestellten Teilkolben vorgesehen. In diese Aufnahmenuten 70, 71 werden dann die jeweiligen Teilkolben eingesetzt und mit Hilfe von nicht näher dargestellten Schrauben beispielsweise befestigt. Um Undichtigkeiten im Bereich dieser Aufnahmenuten 71 zu verhindern, ist eine weitere Umfangsdichtung 73 vorgesehen, welche ebenfalls im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet ist, und in Verbindung mit Figur 5 beispielsweise gegen die Umfangsdichtung 51' unter Anpressen anliegt. Im jeweils anderen Kolbenträger ist dann beispielsweise die Umfangsdichtung 51' zugeordnet. Die weitere Umfangsdichtung 73 und die Umfangsdichtung 51' werden mit Hilfe an den zugeordneten Kolbenträgern 5A, 5B vorgesehenen Federelementen 74, 75 in Dichtrichtung angedrückt.
Wie aus den Figuren 6 und 7 zu ersehen ist, kann die Umfangsdichtung 51', wie auch bei der vorangehenden Ausbildungsform nach den Figuren 3 und 4 in Umfangsrichtung in Ringsegmente 76 unterteilt sein, die sich jeweils über mindestens den Winkelbereich zwischen zwei benachbarten Teilkolben eines einzigen Kolbenträgers 5A, 5B erstrecken. Die weitere Umfangsdichtung 73 ist ebenfalls in Umfangsrichtung in Ringsegmente 77 unterteilt, deren Trennstellen im Bereich der Aufnahmenuten 71 des Kolbenträgers 5B liegen. Wie insbesondere aus Figur 7 zu ersehen ist, sind die Ringsegmente 76 der Umfangsdichtung 51' und die Ringsegmente 77 der Umfangsdichtung 73 in Umfangsrichtung derart gegeneinander versetzt angeordnet, daß die zwischen den jeweiligen Ringsegmenten 76 gebildeten Trennstellen 78 von einem durchgehenden Ringsegment 77 der weiteren Umfangsdichtung 73 überdeckt ist. Die Auslegung ist ferner natürlich derart getroffen, daß die Trennstellen 78 die Ringsegmente 76 der Umfangsdichtung 51 von den entsprechenden Ringsegmenten 77 der weiteren Umfangsdichtung 73 überdeckt sind.
Durch die anhand den Figuren 5 bis 7 erläutere Ausbildungsform der Dichtung wird somit eine zuverlässige Abdichtung der Funktionsräume 12 bei arbeitender Kreiskolben-Brennkraftmaschine 1, 1' auch dann erzielt, wenn die jeweiligen Teilkolben in den zugeordneten Aufnahmenuten 70, 71 am Kolbenträger 5A, 5B bzw. 5A', 5B' befestigt sind. Auch verdeutlicht die Ausbildungsform der Dichtung anhand den Figuren 5 bis 7, daß zwei in Umfangsrichtung beabstandete Dichtanordnungen 53, 54 bei den jeweiligen Kolbendichtungen 52 ausreichen.
Obgleich voranstehend nicht näher erläutert worden ist, sind die Dichtungen 20, derart ausgelegt, daß die Dichtflächen ständig mit einem Schmierfilm, vorzugsweise einem Ölfilm, bentzt sind.

Claims

Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (2,2') in dessen Innenraum wenigstens zwei Mehrfachkolben mit jeweils wenigstens zwei Teilkolben, die an zugeordneten Kolbenträgern (5A,5B;5A',5B') befestigt sind, sich derart durch ein Steuergetriebe gesteuert auf einer Kolbenumlaufbahn bewegen, daß zwischen jeweils zwei Teilkolben und dem Gehäuse Funktionsräume (12,12') variablen Volumens gebildet werden, in denen jeweils vollständige Vier-Takt-Prozesse ablaufen, und mit einer die Funktionsräume abdichtenden Dichtungsanordnung, die zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem jeweiligen Kolbenträger dienende Umfangsrichtungen (21,21'; 51,51',51'') und mit dem Gehäuse, den Kolbenträgern sowie der Umfangsdichtung zusammenarbeitende, radial und axial wirksame Kolbendichtungen (22,52) an jedem der Teilkolben umfaßt, wobei die Umfangsdichtungen in vom Gehäuse und den Kolbenträgern begrenzten Umfangsdichtspalten (11,11') angeordnet sind, die in Eckbereichen der Funktionsräume vorgesehen sind, und wobei jede Kolbendichtung wenigstens zwei in Umfangsrichtung beabstandete, unabhängig voneinander bewegliche und Dichtebenen bildende Dichtanordnungen (23,24,25; 53,54) aufweist, die jeweils wenigstens zwei Dichtelemente (27, 29, 31, 29', 31', 32, 34, 36, 36', 27a, 29a, 31a, 29a', 31a', 55, 55', 55'a, 56, 56', 56'a, 60, 60', 60'a, 61, 61', 61'a) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangsdichtungen (21,21'; 51,51',51'') in Richtung der Funktionsräume mit Anpreßdruck beaufschlagt sind,
daß die Dichtelemente (27, 29, 31, 29', 31', 32, 34,36, 36', 27a, 29a, 31a, 29a', 31a', 55, 55', 55'a, 56, 56', 56'a, 60, 60', 60'a, 61, 61', 61'a) wenigstens an ihren einander zugewandten Seiten keilförmig ausgebildet sind und zwischen den Dichtelementen jeweils ein diese in Dichtrichtung axial und radial beaufschlagender Anpreßkeil (26, 30, 33, 37, 36', 37' ; 57, 57', 57'a, 62, 62', 62'a) angeordnet ist, und
daß die Dichtanordnungen (23,24,25; 53,54) derart zueinander versetzt angeordnet sind, daß ein Dichtelement der einen Dichtanordnung den Zwischenraum zwischen zwei Dichtelementen der jeweils benachbarten Dichtanordnung mit dem dort angeordneten Anpreßkeil überdeckt.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolbenträger (5A, 5A') als Zylinder (7, 7') und der andere als Scheibe (8a, 8b) ausgebildet ist, die eine Seitenwand des Gehäuses (2, 2') bildet.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2') die Umfangswand und die dem als Scheibe (8a') ausgebildeten Kolbenträger (5B') gegenüberliegende Seitenwand umfaßt (Figur 2).
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Steuergetriebe zusammenarbeitenden Antriebswellen (9A, 9B) der Kolbenträger (5A, 5B; 5A', 5B') koaxial ineinanderliegend angeordnet sind.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendichtung (20; 50) wenigstens drei in Umfangsrchtung beabstandete und Dichtebenen bildende Dichtanordnungen (23 bis 25) (Figuren 3 und 4) umfaßt.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtanordnungen (23 und 25) der jeweils äußeren Dichtebenen übereinstimmend ausgebildet sind und die Dichtanordnung (24) der mittleren Dichtebene entsprechend versetzt zu den Dichtanordnungen (23, 25) der jeweils äußeren Dichtebenen vorgesehen ist.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtanordnungen (23 bis 25; 53, 54) als Dichtpaket (40) in einer am jeweiligen Teilkolben ausgebildeten Nut (41; 64) eingelegt sind.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (21, 21', 51, 51', 51'') von einer Dichtleiste gebildet wird, die einen etwa dreieckförmigen Querschnitt hat.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (51') in Umfangsrichtung in Ringsegmente (76) unterteilt ist, die sich jeweils über mindestens einen Winkelbereich zwischen zwei benachbarten Teilkolben eines einzigen Kolbenträgers (5A, 5B; 5A', 5B') erstrecken.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsdichtung (21, 21'; 51, 51', 51'') eine zwischen dem jeweiligen Kolbenträger und dem Gehäuse wirkenden Balgdichtung (44; 65) zugeordnet ist.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkolben am zugeordneten Kolbenträger (5A, 5B) in eine Aufnahmenut (70, 71) eingesetzt sind, und daß zur Abdichtung der Kolbenträger gegeneinander eine weitere Umfangsdichtung (73) vorgesehen ist.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Umfangsdichtung (73) in Dichtrichtung mittels ihm zugeordneten Kolbenträger (5A, 5B) vorgesehenen Federelementen (74, 75) beaufschlagt ist.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Umfangsdichtung (73) in Umfangsrichtung in Ringsegmente (77) derart unterteilt ist, daß die Trennstelle (79) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringsegmenten (77) im Bereich der Aufnahmenut (71) des jeweiligen Kolbenträgers (5A, 5B) liegt.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (76, 77) der Umfangsdichtung (51') und der weiteren Umfangsdichtung (73) derart einander zugeordnet sind, daß die jeweils gebildeten Trennstellen (78, 79) überdeckt sind.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der Umfangsdichtung (21, 21'; 51, 51', 51'') und der Kolbendichtung (22, 52) bzw. der weiteren Umfangsdichtung (73) mit einem Schmierfilm benetzt sind.
Kreiskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßbereiche (15) der Funktionsräume von Schlitzen (16) gebildet werden, die in Umfangsrichtung im Gehäuse (2, 2') verlaufen.
Kreiskolben-Brenkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung der Umfangsdichtung (21,21', 51, 51', 51'') in Richtung der Funktionsräume (12) wenigstens eine Belastungsdurchgangsverbindung (43) vorgesehen ist, die mit dem unter dem höchsten Druck stehenden Funktionsraum (12) in Verbindung steht.