EP0435878B1 - Kreiskolben-brennkraftmaschine - Google Patents
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- EP0435878B1 EP0435878B1 EP89909186A EP89909186A EP0435878B1 EP 0435878 B1 EP0435878 B1 EP 0435878B1 EP 89909186 A EP89909186 A EP 89909186A EP 89909186 A EP89909186 A EP 89909186A EP 0435878 B1 EP0435878 B1 EP 0435878B1
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- EP
- European Patent Office
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- sealing
- piston
- combustion engine
- seal
- peripheral
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
- F01C19/10—Sealings for working fluids between radially and axially movable parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
Definitions
- the invention relates to a rotary piston internal combustion engine with a housing in the interior of which at least two multiple pistons, each with at least two partial pistons which are attached to associated piston carriers, move in a piston orbit controlled by a control gear in such a way that functional spaces between two partial pistons and the housing variable volume are formed, in each of which complete four-stroke processes take place, and with a sealing arrangement that seals the functional spaces, the peripheral seals used for sealing between the housing and the respective piston carrier, and radial and cooperating with the housing, the piston carriers and the peripheral seal comprises axially effective piston seals on each of the partial pistons, the peripheral seals being arranged in peripheral sealing gaps delimited by the housing and the piston carriers, which are provided in corner regions of the functional spaces, and wherein each piston Seal at least two circumferentially spaced, independently movable and forming sealing planes Sealing arrangements (provided in the mutually parallel grooves), each comprising at least two sealing elements.
- the sealing elements of the piston seal move relative to one another, so that gap-like gaps are formed between the sealing elements themselves, which are not sealed and cannot be sealed with the piston seal described there. Therefore, the pressure can escape through the gaps, gaps or gaps thus formed to the adjacent functional spaces, and the functional spaces are therefore not reliably sealed off from one another. Therefore, the rotary piston internal combustion engine according to DE-OS 28 48 200 does not meet the condition of a reliable seal, and it is therefore not functional.
- the invention aims to provide a rotary piston internal combustion engine of the generic type that is operationally reliable and in particular the functional spaces, which are delimited by at least three parts that move against one another, can be effectively and reliably sealed in a reliable and permanent manner.
- the object is achieved in that the circumferential seals in the direction of the functional spaces are subjected to contact pressure, that the sealing elements are wedge-shaped at least on their mutually facing sides, and between the sealing elements there is a pressure wedge which acts axially and radially in the sealing direction, and that the sealing arrangements are arranged offset from one another such that a sealing element of the one sealing arrangement covers the space between two sealing elements of the respectively adjacent sealing arrangement with the pressure wedge arranged there.
- the peripheral seal is used for system sealing in the peripheral direction of the rotary piston internal combustion engine. Due to the design of the housing and the piston carrier, this circumferential seal can be arranged in circumferential sealing gaps which are located in the corners of the functional spaces, so that the risk of wear with regard to excessive thermal stresses on the circumferential seal is avoided.
- the respective piston seal with its sealing arrangements works with this circumferential seal, which cooperates in the housing and the respective piston carriers during the orbital movement of the partial pistons in such a way that the adjacent functional spaces are reliably sealed off from one another and also from the system.
- sealing limits can be achieved in connection with the interacting parts, and the sealing elements are pressed in the sealing direction in the respective sealing arrangement in the respective sealing level by pressurizing the applied functional space pressure and with the help of a pressure wedge, which is located between the wedge-shaped side abutment points of the Sealing elements is arranged.
- the piston seal is also such that the gaps or spaces formed in the area of the pressure wedges in the respective sealing arrangement of the respective sealing level are reliably sealed in that a corresponding sealing element of the adjacent sealing level completely covers this space.
- the functional spaces formed in the area of the orbit of the partial pistons are also securely sealed against one another.
- the circumferential sealing gaps are connected via at least one load passage connection to the functional space under the highest pressure when the rotary piston internal combustion engine is working.
- the circumferential seal in the respective circumferential sealing gaps is acted upon by the highest pressure in the associated functional space in such a way that it is pressed on in the sealing direction, so that an immediately effective system seal is achieved.
- the one piston carrier of the rotary piston internal combustion engine is designed as a cylinder to which the respective partial pistons are attached, while the other piston carrier is designed as a disk arranged perpendicularly thereto, which forms a side wall of the housing.
- the piston carrier designed as a disk for the one multiple piston can also comprise two coaxially arranged, disk-shaped parts, the partial pistons each being attached to the front of the two disk-shaped parts.
- the two opposite side walls of the rotary piston internal combustion engine can be formed by the respective disk-shaped parts of the piston carrier.
- the housing is pot-shaped and comprises a peripheral wall which forms the piston orbit on the inside, and a front side wall formed in one piece therewith, while the disk-shaped piston carrier forms the opposite end wall of the rotary piston internal combustion engine.
- the structural design of the housing and piston carrier in the rotary piston internal combustion engine according to the invention provides sealing limits which can be sealed reliably, controllably and reliably in order to provide a functional rotary piston internal combustion engine.
- the sealing areas between the moving parts of the rotary piston internal combustion engine are hereby precisely defined.
- the drive shafts of the piston carriers which cooperate with the control gear, are arranged coaxially one inside the other.
- a drive shaft is expediently designed as a hollow shaft, and the drive shaft of the other piston carrier is mounted in its interior, for example with the aid of a ball bearing.
- the piston seal comprises at least three sealing arrangements which are spaced apart in the circumferential direction and form sealing planes.
- the third sealing arrangement with the respective sealing elements serves as additional security, with which operational wear and tear of the piston seals can be counteracted, so that the service life of the piston seal can be improved and increased under the actual operating conditions of the rotary piston internal combustion engine.
- the design is preferably made such that the sealing arrangements of the respective outer sealing planes are designed to match and the sealing arrangement of the middle sealing plane is correspondingly offset from the sealing arrangements of the respective outer sealing planes .
- This design ensures that the sealing arrangements of the respective sealing planes complement one another and cooperate overall in such a way that the intermediate space formed in the receiving area of the pressure wedge of the respective sealing arrangement is reliably sealed off by corresponding overlap of the sealing elements of the respectively adjacent sealing arrangement.
- the sealing elements of the sealing arrangements are preferably of the same thickness or thickness in order to achieve a suitable simplified production in terms of production technology.
- the sealing arrangements of the piston seal are preferably inserted as a sealing package in a groove formed on the respective partial piston.
- the piston seal can be assembled relatively easily and functionally reliable because it accommodates all of the individual sealing elements the sealing arrangements only a common groove formed on the respective partial piston is required. In this way, the processing of the respective partial piston for receiving the piston seal can be simplified.
- the peripheral seal is preferably formed by a sealing strip which has an approximately triangular cross section.
- the peripheral seal is preferably divided into ring segments, viewed in the peripheral direction, each of which extends over at least one angular range between two adjacent partial pistons of a single piston carrier.
- the peripheral seal is preferably one that acts between the respective piston carrier and the housing.
- Bellows seal assigned, which prevents escape of the contact pressure necessary for the peripheral seal.
- This bellows seal device acts as a flexible compensating seal to accommodate corresponding relative movements of the relatively movable parts when working the rotary piston internal combustion engine and to compensate so that there are no leaks in the system.
- a technically favorable processing of the piston carrier and the partial piston in the rotary piston internal combustion engine according to the invention such a design can preferably be provided that the partial pistons of the same are manufactured separately from the respective piston carriers, the partial pistons being able to be inserted into a receiving groove on the associated piston carrier .
- a further circumferential seal is then provided, Groove base of the respective receiving groove extends in the circumferential direction.
- This further circumferential seal is preferably acted upon like all other seals in the sealing direction by means of spring elements.
- the design is preferably such that the further circumferential seal is also divided into ring segments in the circumferential direction, the separating point between the successive ring segments in the region of the receiving groove of the respective piston carrier lies.
- both circumferential seals are divided into ring segments, these two circumferential seals are assigned to one another in the sealing area in such a way that the separating points formed in each case are mutually covered.
- the sealing surfaces of these two seals are wetted with a lubricating film.
- the inlet and outlet regions are preferably designed such that they comprise slots which run in the circumferential direction in the housing.
- several such slots are arranged side by side in the axial direction.
- FIGS. 1 and 2 illustrate two alternative embodiments of a rotary piston internal combustion engine according to the invention, in which the same or similar parts are provided with the same reference numerals in these figures and to distinguish the embodiments of the rotary piston internal combustion engine according to FIG. "are also provided.
- a rotary piston internal combustion engine is used as an example shown with two multiple pistons and four partial pistons each.
- the rotary piston internal combustion engine is generally designated 1.
- the rotary piston internal combustion engine 1 has a housing 2 in the form of a casing with an inner wall 3.
- Two multiple pistons 4A, 4B are arranged in the interior space formed by the housing 2.
- the two multiple pistons 4A and 4B are shown in the lower part of Figure 1 in an exploded view.
- Each multiple piston 4A, 4B has an associated piston carrier 5A, 5B, to which four partial pistons 6A1, 6A2, 6A3, 6A4 or 6B1, 6B2, 6B3, 6B4 are attached in diametrically opposite arrangement.
- the piston carrier 5A for the partial pistons 6A1 to 6A4 of the multiple piston 4A is designed as a cylinder 7, and the partial pistons 6A1 to 6A4 project radially outward from the circumference of the cylinder 7.
- the piston carrier 5B of the partial pistons 6B1 to 6B4 of the other multiple piston 4B comprises two coaxially arranged disc-shaped parts 8a, 8b, to which the partial pistons 6B1 to 6B4 are fastened, for example, with the aid of screws, not shown. At least one disk-shaped part 8a or 8b forms an end side wall. The two opposite end side walls can optionally also be formed by the two disc-shaped parts 8a, 8b.
- the piston carrier 5A which is designed as a cylinder 7, is connected to a drive shaft 9A, while the piston carrier 5B is connected to a drive shaft 9B.
- the drive shaft 9B connected to the piston carrier 5B is designed as a hollow shaft, and in its interior the drive shaft 9A connected to the other piston carrier 5A is by means of a schematically indicated ball bearing 10 stored.
- the drive shafts 9A, 9B cooperate with a control gear (not shown in more detail) in such a way that the multiple pistons 4A, 4B rotate with their partial pistons 6A1 to 6A4 in the same direction and, when the multiple pistons 4A, 4B rotate, over an angular range of 360 °, preferably completely four Clock processes are run through.
- the four-cycle process sequences each include the work cycles, the intake, compression, ignition and work and finally the ejection.
- a complete cycle comprising four working cycles according to the four-stroke principle is carried out between the respective partial pistons 6A1 to 6A4 and 6B1 to 6B4 with a complete rotation through 360 °.
- the piston carrier 5A, 5B and the housing 2 limit the circumferential sealing gaps 11 which lie in the corners of functional spaces 12 which are delimited in the circumferential direction by a piston orbit 13.
- these functional spaces 12 are also delimited by two partial pistons 6A1 to 6A4 and 6B1 to 6B4, which follow one another in the circumferential direction, and piston supports 5A, 5B.
- the design of the housing 2 in cooperation with the design of the piston carrier 5A, 5B thus defines circumferential sealing gaps 11 which lie in the cold corners of the functional spaces 12.
- bearing shells 14a, 14b for the drive shafts 9A, 9B are shown schematically in FIG.
- Inlet and outlet areas 15 are formed by slots 16 which are provided in the circumferential direction in the housing 2. Expediently, seen in the axial direction of the housing 2, a plurality of such slots 16 are provided side by side.
- FIG. 2 an alternative embodiment of the rotary piston internal combustion engine is denoted overall by 1 '.
- the housing 2 ′ in FIG. 2 is cup-shaped, i.e. an end side wall 17 is integrally formed on the housing 2 '.
- the opposite front side wall is formed by the piston carrier 5B 'which is designed as a disk.
- the partial pistons 6B1 'to 6B4' are designed as free pistons, i.e. they are only attached to the disk-shaped piston carrier 5B 'on one side. All other details largely agree with the embodiment of the rotary piston internal combustion engine 1 according to Figure 1, so that they need not be explained in more detail.
- the circumferential sealing gaps 11 ′ lie in the corners of the functional spaces 12.
- piston pistons 6A1 to 6A4, 6B1 to 6B4 or 6A1 'to 6A4' and 6B1 'to 6B4' are schematically indicated with a total of 22 piston seals, which are explained in more detail below.
- This seal 20 is intended for the embodiments of the rotary piston internal combustion engine 1, 1 'explained with reference to FIGS. 1 and 2.
- the seal 20 comprises a circumferential seal 21, 21 'and a piston seal 22.
- the circumferential seal 21, 21' serves to seal between the housing 2, 2 'and the respective piston carrier 5A, 5B or 5A', 5B '.
- Such a peripheral seal 21 is arranged between the disk-shaped part 8a of the piston carrier 5B and the housing 2 in FIG. 1 and between the other disk-shaped part 8b of the piston carrier 5B and the housing 2.
- the two circumferential seals 21 shown are the same in terms of their structure - apart from a mirror-image arrangement.
- the peripheral seal 21 is inserted into the respective peripheral sealing gap 11 between the respective piston carrier 5A, 5B or 5A 'or 5B' and the housing 2, 2 'in the region of the corners of functional spaces 12.
- the functional spaces 12 are each formed in the area of the piston orbit 13, 13 'between two successive partial pistons 6A1 to 6A4 and 6B1 to 6B4.
- Each circumferential sealing gap 11 is connected via a load passage connection 43, which is expediently designed as a bore, to the functional space under the highest pressure.
- the respective circumferential seal 21 is assigned a bellows seal 44, which acts between the respective piston carrier 5A, 5B or 5A ', 5B' and the housing 2, 2 '.
- the piston seal 22 comprises three sealing arrangements 23, 24, 25, which form corresponding sealing planes which are spaced apart in the circumferential direction.
- the two outer sealing arrangements 23 and 25 are essentially designed in a matching manner and the sealing arrangement 24 is designed to be complementary to this.
- the sealing arrangement 25 has sealing elements 27 and 28 in the axial direction and sealing elements 29 and 31 in the radial direction.
- Corresponding sealing elements 29 ', 31' are provided in the radial direction at the end of the sealing arrangement 25 axially opposite the sealing elements 29, 31.
- the sealing elements 29 ', 31' are essentially correct in terms of design and function with the sealing elements 29, 31 match.
- Each sealing arrangement 25 has in the axial and radial directions a pressure wedge 26, 30 which is arranged between two sealing elements 27, 28, 29, 31 which are wedge-shaped at least on their facing sides. These pressure wedges 26, 30 act on the sealing elements 27, 28, 29, 31 of the sealing arrangement 25 in the sealing direction.
- the parts of the sealing arrangement 23 are additionally identified with an "a" in order to distinguish the previously specified parts of the sealing arrangement 25.
- the sealing arrangement 24 comprises sealing elements 32, 34 in the axial direction and sealing elements 35, 36 and 35 ', 36' in the radial direction, respectively.
- the sealing arrangement 24, similar to the sealing arrangement 25, also comprises a pressure wedge 33, 37. These pressure wedges 33, 37 press the sealing elements 32, 34 and 35, 36 in the sealing direction.
- the respective sealing elements and the pressure wedges of the respective sealing arrangements 23 and 25 have one same material thickness.
- the sealing arrangements 23 and 24 or 24 and 25 and their parts are in this case offset from one another such that at least one sealing element 27, 28 or 29, 31 in one sealing arrangement, the intermediate space 45, in which there is a pressure wedge in the other sealing arrangement 33, 37 is covered. Since the sealing elements can be moved independently of one another in the respective sealing planes of the associated sealing arrangements, it is reliably achieved in this way that no leakage occurs around the pressure wedge 26, 30 or 33, 37.
- sealing package 40 which is located in a groove 41 in the respective partial piston 6A1 to 6A4 or 6B1 to 6B4 is arranged.
- a corresponding sealing package can of course also be arranged in an assigned groove of the respective partial pistons 6A1 'to 6A4' and 6B1 'to 6B4'.
- the pressure build-up in the bottom of the groove 41 and in front of the sealing package 40 seen in the direction of rotation of the rotary piston internal combustion engine simultaneously causes the sealing arrangements 23 to 25 to be pressed against the rear wall of the groove, in cooperation with the pressure wedges, to compress the sealing elements of the sealing package 40 the sealing arrangements 23 to 25 are pressed against the peripheral seal 21 and the sealing arrangements 23 to 25 are pressed against the housing 2, 2 'and the side walls or the disk-shaped parts 8a, 8b of the piston carrier 5B.
- seal 20 described above is suitable for use with both fixed and free pistons, it being possible, of course, to make any necessary modifications.
- peripheral seal 21 In the same or similar way as the peripheral seal 21, corresponding peripheral seals in the inner area, i.e. be provided in the area of the piston carrier 5A.
- the peripheral seal 21 has an approximately triangular cross section.
- the seal comprises a peripheral seal 51, 51 'and 51' ', which is arranged in associated and not shown peripheral sealing gaps between the housing 2 and the piston carrier 5A, 5B.
- peripheral seals 51, 51 ', 51' ' are designed as sealing strips with an approximately triangular cross section.
- a piston seal 52 is provided in each partial piston 6A1 to 6A4 or 6A1 'to 6A4' and 6B1 to 6B4 or 6B1 'to 6B4'.
- the piston seal 52 comprises only two sealing arrangements 53, 54, which are arranged at a distance in the circumferential direction and form associated sealing planes.
- the sealing arrangements 53, 54 act in the radial and axial directions.
- the sealing arrangement 53 has two sealing elements 55, 56, which are wedge-shaped on their opposite sides.
- a pressure wedge 57 is provided between the two sealing elements 55, 56 of the sealing arrangement 53.
- the sealing arrangement 53 comprises two sealing elements 55 ', 56' and a pressure wedge 57 '.
- the sealing arrangement 53 also has corresponding sealing elements and a pressure wedge, which are designated 55'a, 56'a and 57'a.
- the sealing arrangement 54 comprises two sealing elements 60, 61 and a pressure wedge 62 arranged between them. These parts are provided in an axially aligned manner and together form a sealing plane which is circumferentially spaced from the sealing plane formed by the sealing arrangement 53. In the radial direction, the sealing arrangement 54 comprises corresponding sealing elements 60 ', 61' and a pressure wedge 62 '. Corresponding sealing elements 60'a, 61'a and a pressure wedge 62'a are provided on the axially opposite side.
- the sealing arrangements 53, 54 are provided offset with respect to the arrangement of the respectively associated sealing elements and the pressure wedges such that the area occupied by the pressure wedges 57, 57 ', 57'a and 62, 62', 62'a in the Sealing plane of the sealing arrangements 53, 54 in the respectively adjacent sealing plane, which is formed by the sealing arrangements 53, 54, by a respectively assigned sealing element 55, 55 ', 55'a, 56, 56', 56'a, 60, 60 ', 60'a, 61, 61 ', 61'a is completely covered.
- sealing elements of the respective sealing arrangement 53, 54 and the respective working planes i.e. radially and axially additionally pressed loosely in the sealing direction by a schematically indicated spring device 63.
- These sealing arrangements 53, 54 are also combined to form a corresponding sealing package and arranged in a groove 64 in the respective partial pistons.
- a bellows seal 65 is provided, which prevents the contact pressure required for the peripheral seals from escaping.
- receiving grooves 70, 71 are provided in the piston carriers 5A, 5B for the respective partial pistons that are not shown.
- the respective partial pistons are then inserted into these receiving grooves 70, 71 and fastened, for example, with the aid of screws, not shown.
- a further circumferential seal 73 is provided, which is also approximately triangular in cross section, and in connection with FIG. 5, for example, presses against the circumferential seal 51 '.
- the circumferential seal 51 ' is then assigned, for example, in the other piston carrier.
- the further circumferential seal 73 and the circumferential seal 51 ' are pressed in the sealing direction with the aid of spring elements 74, 75 provided on the associated piston carriers 5A, 5B.
- the circumferential seal 51 ′ can be divided in the circumferential direction into ring segments 76, each of which extends over at least the angular range between two adjacent partial pistons of a single one Piston carrier 5A, 5B extend.
- the further circumferential seal 73 is also divided in the circumferential direction into ring segments 77, the separation points of which lie in the region of the receiving grooves 71 of the piston carrier 5B.
- the ring segments 76 of the circumferential seal 51 'and the ring segments 77 of the circumferential seal 73 are arranged offset from one another in the circumferential direction in such a way that the separating points 78 formed between the respective ring segments 76 are separated from a continuous ring segment 77 of the further circumferential seal 73 is covered.
- the design is of course also made such that the separation points 78, the ring segments 76 of the peripheral seal 51 are covered by the corresponding ring segments 77 of the further peripheral seal 73.
- the embodiment of the seal explained with reference to FIGS. 5 to 7 thus reliably seals the functional spaces 12 when the rotary piston internal combustion engine 1, 1 'is operating even when the respective partial pistons in the associated receiving grooves 70, 71 on the piston carrier 5A, 5B or 5A ', 5B' are attached.
- the design of the seal also makes it clear from FIGS. 5 to 7 that two sealing arrangements 53, 54 spaced apart in the circumferential direction are sufficient for the respective piston seals 52.
- the seals 20 are designed such that the sealing surfaces are constantly used with a lubricating film, preferably an oil film.
Landscapes
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Abstract
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 (17)
- 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.
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