DE2421240A1

DE2421240A1 - Gehaeusemantel fuer eine rotationskolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2421240A1
Application number: DE2421240A
Authority: DE
Inventors: Werner Wieland
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1974-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DD117513A5; CS202039B2; GB1454888A; SU594898A3; DE2421240C3; DE2421240B2; FR2269638A1; JPS50152108A; FR2269638B1; IT1037636B; SE7504211L

Description

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ. und Wankel GmbH - Lindau/Bodensee

Gehäuseraantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei dem die Mantellaufbahn aus einer ringförmigen mit dem Gehäusemantel verbundenen Laufbüchse besteht.

Mit dem Einsetzen einer derartigen Laufbuchse ist beabsichtigt, daß die zur Erzielung einer verschleißfesten Mantellaufbahn aufgetragene Schicht aus hartem Werkstoff eine bessere Haftung erhält, da. sich in der Praxis zeigte, daß eine Schicht, die direkt auf das im allgemeinen weichere Material des Gehäusemantels aufgetragen wurde, mitunter abblättern kann. Obwohl durch diese Maßnahme auch die Möglichkeit besteht, eine dünnere Schicht aufzutragen, bedeutet die Verwendung von verschleißfesten Schichten aus den allgemein gekannten harten Werkstoffen - ganz abgesehen von dem Aufwand an Zeit un'd Kosten für das Verfahren - eine nicht unwesentliche Verteuerung. Außerdem ist selbst die mit solchen Schichten erreichte Oberflächenhärte nicht ausreichend, um auf die Dauer die gewünschte Verschleißfestigkeit zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gehäusemantel der eingangs genannten Art zu schaffen, der einschließlich seiner verschleißfesten Mantellaufbahn unter geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst-, daß die Laufbüchse von einem gehärteten Stahlblech gebildet ist.

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Mit der Verwendung einer derartigen Laufbuchse kann auf preiswerte Weise eine Mantellaufbahn mit wesentlich grösserer Härte- und Verschleißfestigkeit erreicht werden.

Die Laufbuchse kann in an sich bekannter Weise mit Material des Gehäusemantels umgössen werden, sie kann aber auch in den Mantel eingeschrumpft oder "eingepresst werden. Zweckmäßigerweise kann dabei der Härtevorgang der Laufbüchse bereits vor der Verbindung mit dem Gehäusemantel vorgenommen werden, da die vorgenannten Verfahren der Verbindung der Laufbüchse mit dem Gehäusemantel keinen nachteiligen Einfluß auf die erreichte Härte der Laufbüchse haben. Die Mantellaufbahn ist nach diesem Fertigungsablauf daher lediglich noch auf Fertigmaß zu bringen.

Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn der Gehäusemantel aus zwei an der Quermittelebene zusammengefügten Hälften besteht und die Hälften miteinander und mit der Laufbüchse verbunden sind. Bei dieser Art der Verbesserung kann auf die kostspieligen Kerne verzichtet werden, welche für die Ausbildung der Hohlräume bei den aus Gußteilen gefertigten Gehäusemänteln erforderlich sind, so daß die Kosten wesentlich gesenkt werden können. Die Abdichtung der an der Quermittelebene gebildeten Teilfuge der Gehäusehälften kann beispielsweise durch Dichtungsringe erfolgen, die in entsprechende Nuten eingelegt sind, während die gehärtete Laufbüchse eingepresst oder eingeschrumpft werden kann.

Die Hälften des Gehäusemantels können aber auch miteinander und mit der Laufbüchse verklebt werden. Bei dieser Lösung kann anstelle der Dichtungsringe in die Muten der an der Quermittelebene gebildeten Teilfuge Klebstoff eingebracht werden, welcher nach dem Zusammenfügen der Hälften und der Laufbüchse während einer folgenden Wärmebehandlung eine dichte Verbindung herstellt. Dieses Verfahren

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kann beispielsweise dann angewendet werden, wenn die Hälften des Gehäusemantels aus Aluminium oder aus Grauguß bestehen.

Der erfindungsgemäße Vorschlag kann weiterhin so ausgeführt sein, daß zwischen den Hälften des Gehäusemantels in der Quermittelebene eine mit der Laufbüchse verbundene Zwischenplatte angeordnet ist. Durch diese Zwischenplatte können die Hälften des Gehäusemantels, die beispielsweise aus Grauguß hergestellt sind, miteinander verlötet werden. Zu diesem Zweck können die Oberflächen der Zwischenplatten und der Laufbuchse, die sich mit den Hälften berühren, verkupfert werden. Bei der Erhitzung im Vakuumlötofen wird das flüssige Kupfer durch die Kapillarwirkung in die Spalten zwischen den einzelnen Bauteilen hineingezogen, so daß eine dichte Verbindung erreicht werden kann, die eine einwandfreie Vi arm eüb er tragung zwischen den Einzelteilen gewährleistet. Außerdem kann auf der Mantellaufbahn der vorher gehärteten Laufbüchse eine gleichmäßige Durchhärtung erzielt und infolge des Lötvorganges im Vakuum-Lötofen eine Verzunderung der Oberflächen vermieden werden.

Es ist aber auch möglich, daß die mit der Laufbüchse verbundene Zwischenplatte zwischen Hälften des Gehäusemantels angeordnet ist, die aus Aluminium hergestellt sind. In diesen Fällen können die Einzelteile miteinander verklebt werden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Hälften des Gehäusemantels aus Stahlblech gezogen werden. Bei einer solchen Lösung können die Hälften mit einfachen Press und Ziehwerkzeugen hergestellt werden. Außerdem kann die Wandstärke dünner sein, als bei einem Gußteil, wobei eine dünne und vor allem überall gleichmäßige Wandstärke ermöglicht, so daß die während des Verbrennungsvorganges auftretende Wärme in ausreichendem Maße abgeführt werden kann.

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Bei dieser Ausführung werden die Hälften in der Quermittelebene zusammengefügt und gemeinsam mit der Laufbüchse in einem Vakuum-Lotofen verlötet, wobei gleichzeitig die Laufbüchse gehärtet wird.

Um zu vermeiden, daß sich die Laufbüchse unter dem Einfluß der im Betrieb auftretenden Wärme verziehen und eine ballige Form annehmen kann, wird ferner vorgeschlagen, daß die Laufbüchse auf ihrer äußeren Umfangsfläche zumindest im Bereich des heißen Bogens parallel zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkungsrippen aufweist. Für die Anordnung der Verstärkungsrippen sind in den gegenüberliegenden Hälften des Gehäusemantels entsprechende Nuten vorgesehen, falls die Lagerbuchse nicht vom Material des Gehäusemantels umgössen wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusemantels,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie B-B aus Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäuse- · mantels nach Linie B-B aus Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäusemantels ähnlich Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie C-C aus Fig. 4 in einer dritten Ausführungsform ,

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Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels nach Linie C-C aus Fig. 4 in einer vierten Ausführungsform,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Gehäusemantels in. einer fünften Ausführungsform, und

Fig. 8 eine Laufbüchse in einer perspektivischen Darstellung.

Es sei zunächst auf Eig. 1 Bezug genommen, in welcher der Gehäusemantel einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt ist, der im wesentlichen aus zwei spiegelbildlichen Hälften 1 und 2 sowie einer ringförmigen Laufbüchse 3 besteht. Durch diese Ausführung ist es möglich, daß die zur Quermittelebene A offenen, von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlräume 4 der Hälften 1 und 2 ohne die Verwendung von gesonderten Kernen hergestellt werden können, wobei als Einlaß- und Auslaßkanäle dienende Rohrstücke 5 und 6 sowie ein Einsatz 7 zur Aufnahme der Zündkerzen mit eingegossen werden. Die Laufbuchse 3 hat die Form einer zweibogigen Trochoide und ist aus zwei Halbschalen 3a und Jib zusammengesetzt, dip an ihren Stoßen 8 miteinander verschweißt sind. Im Bereich der Stöße 8 bzw. der langen Achse der Laufbüchse 3 sind Platten 9 angeschweißt, die mit eingesetzten Verbindungsrohren 10 auf der Quermittelebene A angeordnet sind und nach dem Zusammenfügen mit den Hälften 1 und 2 der Lagefixierung dienen. Auf der Mantellaufbahn 11 der Laufbüchse 3 gleiten die Dichtleisten" eines an sich bekannten und hier nicht dargestellten Kolbens der Rotationskolben-Brennkraftmaschine, wobei die Laufbuchse 3 zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit aus einem gehärteten Stahlblech hergestellt ist.

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In Fig. 2 ist der Gehäusemantel aus Fig. 1 in zusammengesetzten Zustand dargestellt. Dabei sind zur Abdichtung des von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlraumes 4 an der .Quermittelebene A des Gehäusemantels auf der Teilfuge der Hälfte 2 Nuten 12 vorgesehen, in welche Dichtungsringe 12 eingebettet sind. Die Hälften 1 und 2 werden mit weiteren Verbindungsrohren 10, die an ihren beiden Enden verstemmt sind, zusammengehalten, während die gehärtete Laufbüchse J5 anschließend in die zusammengefügten Hälften 1 und 2 eingeschrumpft wird. Durch die Bohrungen der Verbindungsrohre 10 werden dann die zur Montage des Gehäusemantels mit den übrigen Gehäuseteilen erforderlichen Zugschrauben hindurchgeführt.

Bei dem in Fig. J gezeigten Ausführungsbeispiel sind abweichend von der Ausführung gemäß Fig. 2 auf der' Teilfuge sowohl der Hälfte 2' als auch der Hälfte I¹ Nuten 12 angeordnet, die anstelle der Anbringung von Dichtungsringen mit Klebstoff gefüllt werden. Der Klebstoff geht nach dem Zusammenfügen sämtlicher Einzelteile und einer anschließenden Wärmebehandlung bei.ca. 150 C eine innige Verbindung mit den Hälften 1' und 2' ein und dichtet somit die Teilfuge an der Quermittelebene A und den übrigen Berührungsstellen zuverlässig ab.

In Fig. 4 sind für gleiche und gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden. Abweichend von der Ausführung gemäß Fig. 1 ist an der äußeren Umfangswand der Lagerbuchse j5' im Bereich der Quermittelebene A eine mehrteilige Zwischenplatte 14 angeordnet.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist die Zwischenplatte 14 mit der Lagerbuchse J5' durch Schweißen oder Löten verbunden worden. Nach dem Härten der Lagerbuchse 3' werden die Hälften I¹¹

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und 2'' und die übrigen Einzelteile an den Berührungsstellen mit Klebstoff versehen, zusammengefügt, dann die Verbindungsrohre 10 an ihren beiden Enden verstemmt und zum Abbinden des Klebstoffes und zur Herstellung einer dichten Verbindung bei ca. 150 C wärmebehandelt.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Zwischenplatten 14 abweichend von der Ausführung gemäß Fig. 5 nicht mit der Lagerbuchse 3' verlötet oder verschweißt ist. Diese Ausführung findet vorzugsweise dann Verwendung, wenn die Hälften 1'" und 2¹¹ aus Grauguß gefertigt sind und die Einzelteile in einem Vakuum-Lötofen miteinander verlötet werden. In diesem Fall wird die gehärtete Lagerbuchse 3' erst dann in den Gehäusemantel eingepresst oder eingeschrumpft, wenn die übrigen Einzelteile miteinander verlötet sind.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Gehäusemantel aus zwei gepressten und tiefgezogenen Stahlblechhälften 15 und 16, in die zur Aufnahme der Verbindungsrohre 10 entsprechende Augen 17 eingezogen sind. Im Bereich der äußeren Umfangsflache des Gehäusemantels ist im Hohlraum K ein umlaufendes Blechband 18 angeordnet, das eine zusätzliche Abstützung und Abdichtung der in der Quermittelebene A liegenden Teilfuge bildet. Wie bei der Herstellung des Gehäusemantels nach Fig. 6 sind auch bei diesem Au s führung s'b ei spi el sämtliche Einzelteile vorzugsweise zusammengelötet. Dabei wird an den Stoß- oder Berührungsstellen aller Einzelteile Kupferlot angebracht. Die Einzelteile werden darauf einschließlich der Laufbuchse zusammengesetzt, in einem Vakuum-Lötofen gebracht, gemeinsam verlötet und die Laufbüchse gehärtet. Anschließend werden - wie auch bei den Beispielen nach Fig. 2, 3, 5 und 6 - die Außenflächen der beiden Stirnseiten des Gehäusemantels plangeschliffen und die Mantellaufbahn 11 auf Fertigmaß geschliffen.

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Wie aus Fig. 8 hervorgeht, kann die Laufbuchse J5 und 5', die bei dieser Darstellung ohne die Platten 9 und ohne die mehrteilige Zwischenplatte 14 gezeigt ist, auf ihrer äußeren Umfangswand zumindest im Bereich des "heißen Bogens" der Trochoide zur Vermeidung von Wärmeverzügen parallel zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkungsrippen 19 aufweisen, welche in entsprechende Nuten 20 der Gehäusemäntel eingreifen. Die Stöße 8 der Haibschaien ^a und 3b können außerdem durch eine zusätzliche Verstärkung 21 verbunden werden, die entgegen der Ausführung in Fig. 8 auch auf beiden Seiten angeordnet werden kann.

Verglichen mit Gußteilen, bei denen für die Ausbildung der Hohlräume gesonderte Kerne erforderlich sind, haben die erfindungsgemäßen Gehäuseteile neben den bereits genannten Vorteilen den Vorzug geringerer Herstellungskosten und eines geringeren Gewichtes. Außerdem können bei diesen Ausführungen gleichmäßige Wandstärken besser beherrscht werden und somit eine weitgehend sichere Wärmeübertragung gewährleisten.

Für die Laufbüchse kann beispielsweise lufthärtbarer Warmarbeitsstahl bzw. Schnellstahl verwendet werden, mit dem eine Rockwellhärte von 64-66 HRC (8OO-9OO HV) erreicht wird. Die aufgetragenen Schichten aus verschleißfesten Material haben vergleichsweise dagegen eine Härte von 51 HRC (540 580 HV = Vickers).

- Patentansprüche -

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Claims

Patentans.prüche

Gehäusemantel für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, bei dem die Mantellaufbahn aus einer ringförmigen mit dem Gehäusemantel verbundenen Laufbüchse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf büchse (3, 3' ) von einem gehärteten Stahlblech gebildet ist.
2. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel aus zwei an der Quermittelebene zusammengefügten Hälften (1, I¹, 1", 2, 2', 2^I!, 15, 16) besteht und die Hälften miteinander und mit der Laufbuchse (3, 3') verbunden sind.
3. Gehäusernantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (1', 1'', 2', 2'') des Gehäusemantels miteinander und mit der Laufbüchse (3* 3') verklebt sind,
4. Gehäusemantel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hälften (I¹¹, 2^TI) des Gehäuseman-

. tels in der Quermittelebene (A) eine mit der Laufbüchse (3^!) verbundene Zwischenplatte (14) angeordnet ist.

5. Gehäusemantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (3, 3') von dem den-Gehäusemantel bildenden Werkstoff umgössen ist.

6. Gehäusemantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (15, 16) des Gehäusemantels aus Stahlblech gezogen sind.

7. Gehäusemantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchse (3, 3') ^auf ihrer äußeren Umlaufsfläche zumindest im Bereich des heißen Bogens zur Maschinenlängsachse verlaufende Verstärkung s rippen (19) aufweist.

2.6. 4.
Co/TK

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