DE102007027318A1

DE102007027318A1 - Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE102007027318A1
Application number: DE102007027318A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kröss
Original assignee: Obrist Engineering GmbH; Ixetic Hueckeswagen GmbH
Current assignee: Obrist Engineering GmbH; Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-18
Also published as: JP2008309155A; US20080310987A1; EP2003339A3; EP2003339A2

Abstract

Die Rotationskolbenmaschine hat einen Bypass, der durch zwei in einer Seitenwand (6) ihres Fördergehäuses (4) vorgesehene Öffnungen (15, 16) und einen in dieser Seitenwand (6) sich erstreckenden Bypasskanal (17) gebildet ist, derart, dass der Bypasskanal (17) auf einer Seite durch einen Wandbereich der Seitenwand (6) und auf der gegenüberliegenden Seite durch einen in diese Seitenwand (6) eingelassenen Kanaldeckel (19) begrenzt ist. Im Kanaldeckel (19) ist becherförmig das Gehäuse (25) eines Überdruckventils (14) eingeformt, an dessen zylindrischer Innenfläche (27) kolbenartig ein Schließkörper (2) geführt ist. Die aus wenigen Einzelteilen ausgeführte Maschine eignet sich besonders für die raumsparende und direkte Ankupplung im Motorraum eines Kraftfahrzeuges, wobei ihr im Bypass vorgesehenes Überdruckventil (14) die Nachteile einer von der Drehgeschwindigkeit abhängigen Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, mit einem mindestens einen Rotationskolben einschließenden, durch zwei zueinander parallele Seitenwände begrenzten Fördergehäuse, an dem ein Zu- und ein Abströmkanal vorgesehen ist, wobei der Rotationskolben auf einer in den Seitenwänden gelagerten und durch eine der Seitenwände hindurch nach außen geführten Welle befestigt ist.
Maschinen dieser Art sind in zahlreichen Ausführungsformen und Anwendungen bekannt. Eine übersichtliche Zusammenstellung möglicher Bauarten hat den Titel „Einteilung der Rotationskolbenmaschinen" von F. Wankel, 1963 Deutsche Verlags-Anstalt GmbH (Rotary Piston Machine", London, Iliffe, 1965).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für den kupplungsfreien, raumsparenden Einbau im Motorraum eines Kraftfahrzeuges geeignete, kostengünstig herstellbare Rotationskolbenmaschine zu finden, die als Gebläse oder Kompressor auch bei in breitem Bereich wechselnden Drehgeschwindigkeiten einen anwendungsgerechten Wert von Saug- oder Förderdrücken erzeugt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für eine Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass die Druckseite des Fördergehäuses mit seiner Saugseite durch einen Bypass mit einem Überdruckventil verbunden ist, der mindestens einen, zumindest teilweise in die Seitenwand eingeformten Bypasskanal aufweist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:
1 einen durch ihren Zu- und Abströmstutzen geführten Querschnitt einer zwei Drehkolben aufweisenden, außenachsigen Rotationskolbenmaschine,
2 einen quer zum Querschnitt nach 1 geführten und beide Achsen der Drehkolben beinhaltenden Querschnitt durch die Maschine nach 1,
3 eine perspektivische Darstellung der Drehkolben der Maschine nach 1 und 2 mit deren Antriebswellen,
4 eine in den Innenraum gerichtete, perspektivische Ansicht einer Gehäuseschale des Getriebegehäuses der Maschine nach 1 und 2 und
5 eine perspektivische Darstellung des Bypassdeckels der Maschine nach 1 und 2 mit zugehörigem Schließkörper und Ventilfeder.
Eine erfindungsgemäße, beispielsweise entsprechend der Bauweise nach Roots ausgeführte Rotationskolbenmaschine 1 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein zwei Drehkolben 2, 3 einschließendes, aus Leichtmetall im Druckgussverfahren hergestelltes Fördergehäuse 4, das durch zwei zueinander parallele Seitenwände 5, 6 und eine umlaufende Außenwand 7 begrenzt ist. Eine dieser Seitenwände 5 geht einstückig in die Außenwand 7 über, so dass durch sie gemeinsam eine Gehäuseschale 8 gebildet ist. Eine zweite Gehäuseschale 9 bildet mit ihrer Bodenwand die andere Seitenwand 6 des Fördergehäuses 4 und ist durch eine dazu parallele Deckelwand 10 geschlossen, um ein Getriebegehäuse 11 zu begrenzen. Der Ansaugstutzen 12 mündet parallel zu den Drehachsen der Drehkolben 2, 3 in das Fördergehäuse 4. Auf der gegenüberliegenden Seite des länglichen bzw. ovalen Fördergehäuses 4 führt ein druckseitiger Anschlussstutzen 13 radial nach außen.
Zur Vermeidung eines für die gewählte Anwendung der Maschine zu hohen Druckgefälles zwischen Saug- und Druckseite der Maschine, wenn infolge ihrer direkter Kupplung mit dem Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges höhere Drehgeschwindigkeiten entstehen, ist die Druckseite des Fördergehäuses 4 mit seiner Saugseite durch einen Bypass mit einem Überdruckventil 14 verbunden. Dieser Bypass besteht beispielsweise aus zwei in der Seitenwand 6 des Fördergehäuses 4 vorgesehenen Öffnungen 15, 16 und einem entlang dieser Seitenwand 6 geführten Bypasskanal 17.
Wie die Darstellungen der 1, 2 und 4 erkennen lassen, ist der Bypasskanal 17 als längliche Vertiefung in der Seitenwand 6 ausgebildet und hat einen abgestuften, umlaufenden Rand 18 zur formschlüssigen Aufnahme des Randbereichs eines Kanaldeckels 19. Dabei erstreckt sich der Bypasskanal 17 quer zu einer die Antriebswellen 20, 21 der Drehkolben 2, 3 verbindenden Linie 22. Diese Anordnung des Bypasskanals 17 hat neben seiner grundsätzlich raumsparenden Ausführung den weiteren Vorteil, dass bei Anordnung des Überdruckventils 14 an einem Ende des Bypasskanals 17, dieses sich in einem von den Zahnrädern 23, 24 des Drehkolbenantriebs nicht beanspruchten Bereich des neben dem Fördergehäuse 4 angeordneten Getriebegehäuses 11 befindet.
An einem Ende des den Bypasskanal 17 verschließenden Kanaldeckels 19 ist entsprechend den Darstellungen in 1 und 5 becherförmig das Ventilgehäuse 25 des Überdruckventils 14 angeformt. Dieses umschließt teleskopartig einen als Hohlkolben ausgebildeten Schließkörper 26, so dass die Innenfläche des Ventilgehäuses 25 für diesen eine Zylinderfläche 27 bildet. Die den Schließdruck des Überdruckventils 14 bestimmende Ventilfeder 28 liegt einerseits am Boden 29 des Ventilgehäuses 25 und anderseits am Boden 30 des Schließkörpers 26 an und ist somit zwischen dem Ventilgehäuse und dem Schließkörper 26 eingeschlossen.
Da die bevorzugte Ausführung des Gehäuses einer erfindungsgemäßen Maschine aus Leichtmetall zu gegenüber anderen Metallen, z. B. für die Zahnräder 23, 24, größeren Wärmedehnungen führt, sind die auch die Zahnräder 23, 24 tragenden Antriebswellen 20, 21 der Drehkolben 2, 3 vorzugsweise als Hohlwellen ausgeführt. Deren Elastizität kann Wärmespannungen leichter kompensieren. Außerdem ermöglicht diese Elastizität auf einfachere Weise die Verbindung mit den Drehkolben 2, 3 und/oder Zahnrädern 23, 24 durch eine Presspassung und gestattet dabei größere Fertigungstoleranzen und damit eine einfachere Herstellung der Maschine.
In weiterer, bevorzugter Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine sind zur Verminderung von Verschleiß die Zahnräder 23, 24 aus einem unterschiedlichen Material ausgeführt, indem beispielsweise eines aus Stahl und das andere aus Bronze gefertigt ist. Eine solche Materialpaarung verringert auch die Geräuschbildung der miteinander kämmenden Zahnräder 23, 24.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Einteilung der Rotationskolbenmaschinen" von F. Wankel, 1963 Deutsche Verlags-Anstalt GmbH (Rotary Piston Machine", London, Iliffe, 1965) [0002]

Claims

Rotationskolbenmaschine, mit einem mindestens einen Rotationskolben (2, 3) einschließenden, durch zwei zueinander parallele Seitenwände (5, 6) begrenzten Fördergehäuse (4), an dem mindestens ein Zu- und mindestens ein Abströmkanal (12, 13) vorgesehen ist, wobei der Rotationskolben (2, 3) auf einer in den Seitenwänden (5, 6) gelagerten und durch eine der Seitenwände (6) hindurch nach außen geführten Welle (20, 21) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite des Fördergehäuses (4) mit seiner Saugseite durch einen Bypass mit einem Überdruckventil (14) verbunden ist, der mindestens einen, zumindest teilweise in die Seitenwand (6) eingeformten Bypasskanal (17) aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass durch in einer der Seitenwände (6) vorgesehene Öffnungen (15, 16) und einen entlang der Seitenwand (6) geführten Bypasskanal (17) gebildet ist, derart, dass der Bypasskanal (17) auf einer Seite durch einen Wandbereich der Seitenwand (6) und auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Kanaldeckel (19) begrenzt ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (17) als Aussparung in einer der Seitenwände (6) des Fördergehäuses (4) ausgeführt und durch einen am Rand (18) der Aussparung anliegenden Kanaldeckel (19) verschlossenen ist.
Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Bypasskanal (17) einschließende Seitenwand (6) eine Zwischenwand ist, die sich zwischen dem Fördergehäuse (4) und einem Mittel (23, 24) zur Steuerung der Rotationskolbenbewegung einschließenden Getriebegehäuse (11) erstreckt.
Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Kanaldeckels (19) des Bypasskanals (17) als Ventilgehäuse (25) eines Überdruckventils (14) ausgebildet ist.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (25) becherförmig und teleskopartig einen als Hohlkolben ausgeführten Schließkörper (26) umschließt, so dass die Gehäuseinnenwand für diesen eine Zylinderfläche (27) bildet, wobei zwischen beiden eine den Schließdruck bestimmende Ventilfeder (28) eingeschlossen ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei außenachsig zueinander angeordnete Drehkolben (2, 3) in dem Fördergehäuse (4) eingeschlossen sind und sich ihre durch die Zwischenwand (6) hindurch erstreckenden Antriebswellen (20, 21) mit in dem Getriebegehäuse (11) eingeschlossenen, miteinander kämmenden Zahnrädern (23, 24) verbunden sind, wobei der an der Zwischenwand (6) vorgesehene Bypasskanal (17) sich quer zu einer die Antriebswellen (20, 21) verbindenden Linie (22) erstreckt und das Ventilgehäuse (25) seitlich neben dem Zahnradpaar (23, 24) sich in das Getriebegehäuse (11) hinein erstreckt.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Drehkolben (2, 3) in dem Fördergehäuse (4) eingeschlossen sind und durch in dem Getriebegehäuse (11) eingeschlossene, miteinander kämmende Zahnrädern (23, 24) gesteuert sind, wobei die jeweils einen Drehkolben (2, 3) und ein Zahnrad (23, 24) tragenden Wellen (20, 21) hohl ausgeführt sind.
Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines von miteinander kämmenden Zahnrädern (23, 24) aus Stahl und das andere aus einem Nichteisenmetall (Bronze) ausgeführt ist.