DE3040648C2

DE3040648C2 - Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3040648C2
Application number: DE3040648A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey A. Dearborn Mich. Cook; James K. Northville Mich. Vallance
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2065232B; DE3040648A1; US4309972A; GB2065232A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Rotor und einem Stator, in dem beidseitig der Enden des Rotors Steuerringe vorgesehen sind, die abhängig von der Rotordrehzahl durch eine Zylind°r-Kolbeneinheit in Umfangsrichtung verstellbar sind.

Ein Druckwellenverdichter der vorstehend beschriebenen Art ist durch die US-PS 30 11 487 bekannt: hier erfolgt jedoch die Verstellung der Steuerringe durch einen hydraulisch betätigbaren Kolben, der an den Umfang der Steuerringe eingreift und über einen Hebel diese verdreht. Auch durch die DE-AS 10 52 626 ist ein _J0 DruckwellenvenJ.chter der beschriebenen Art bekannt; hier ist ein Zahnsegment "-orgesc'-en, dessen Drehung und Eingriff in eine am A-ißenrand der Steuerringe angeordnete Verzahnung eine Verri •'rhung der Steuerringe bewirkt. Die bekannten Einrichtungen sind, η obwohl technisch aufwendig, nicht in der Lage, eine genau dimensionierte und auch innerhalb von engen Grenzen zu fordernde genaue Verstellung vorzunehmen; auch ist die Einleitung der Verstellkräfte am Außenumfang der Steuerringe nicht unproblematisch und kann zu einem Klemmen führen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einer. Druckwellenverdichter der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, der eine Vorrichtung zur Drehverstellung der Steuerringe besitzt, wobei die Drehverstellung auf einfache Weise eine sehr genaue Verstellmöglichkeit schaffen soll, durch die auch die Verstellung und kleine Winkelpositionen erfolgen kann; weiterhin soll diese Verstelleinrichtung selbsthemmend ausgeführt sein.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Durch die Anwendung einer axial verschieblichen Steuerwalze und einer Innenverzahnung auf den Steuerringen wird eine genaue Versteilmöglichkeit geschaffen, die ausschließt, daß hier ein Klemmen der Steuerringe erfolgt; auch ist die Versteilmöglichkeit selbsthemmend ausgeführt, so daß eine einmal eingenommene Position in der Winkelstellung der Steuer-Scheibe weitgehend beibehalten wird, was die Verstell= einrichtung und ihre Steuerung maßgeblich vereinfacht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Es zeigt

Fig, 1 einen Querschnitt durch einen Druckwellen·' verdichter, bei derrt der Gegenstand der Erfindung Anwendung finden kann;

Fig.2 eine perspektivische Darstellung einer be^ kannten Verstelleinrichtung für die Steuerscheiben;

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Steuer- und Verstelleinrichtung gemäß F i g. 2;

Fig.4 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Wie insbesondere in der F i g. I dargestellt ist enthält eier Druckwellenverdichter einen Rotor 10, der zwischen einem Kanal 12 und einem Kanal 14 angeordnet ist. Eine Welle 16 verläuft axial durch den Druckwellen-Verdichter, wobei die Welle 16 durch einen nicht dargestellten Riemen angetrieben wird, wobei der Riemen wiederum angetrieben wird durch die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges. Die Welle 16 ist mechanisch durch einen Bolzen 22 mit dem Rotor verbunden, und zwar durch einen Ansatz 18, der sich radial nach innen von einer Rippe 20 des Rotors erstreckt. Eine Steuerplatte 24 sitzt, relativ zur Welle 16 beweglich, auf dieser, und zwar an einem axialen Ende des Rotors in der Nähe des Kanals 14. Eine weitere Steuerplatte 26 ist am anderen Ende des Rotors, und zwar in der Nähe des Kanals 12, angeordnet.

Der Kanai i2 weist einen Einiaßkanai 28 auf. der mit der Abgasleitung der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und durch den die heißen, hochgespannten, Auspuffgase dem Druckwellenverdichter zugeleitet werden. Weiterhin ist ein Auslaßkanal 30 vorgesehen, durch den die Auspuffgase abgeleitet wurden, nachdem sie durch den Druckwellenverdichter hindurchgeströmt sind. Ein entsprechender Auslaßkanal ist mit 22 bezeichnet. Die Auspuffgase, die eine hohe Temperatur besitzen, werden dtrn Rotor durch einen Einlaßkanal 34 zugeleitet.

In ähnlicher Weise weist die Steuerplatte 24 zumindest zwei öffnungen auf. einen Einlaßkanal 36, durch den die Umgebungsluft mit niedrigem Druck in den Druckwellenverdichter einströmen kann, sowie einen Auslaßkanal 38. durch den diese Luft dann nach Verdichtung durch den Druckwellenverdichter in den Kanal 40 strömt. Die Anordnung weist weiterhin einen Kanal 42 auf. durch die die Uiuj.ebungsluft dem Einlaßkanal 36 zugeführt wird. Der Kanal 40 fuhrt sodann die verdichtete Luft dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine zu. Auf einer Seite des Rotors ist ein Gehäuse vorgesf hen. das Flansche 44 und 46 besitzt, die auf flansche 48 und 50 stoßen, die am Kanal 14 sowie am Kanal 12 angeordnet sind. Die Flansche 44 und 48 werden durch Bolzen 52 und die Flansche 46 und 50 durch Bolzen 54 verbunden.

Der Flansch 44 und der Flansch 48 des Kanals 14 schließen einen Spalt 56 ein. in dem eine Steuerplatte 24 angeordnet ist. Auch nach Anziehen der Bolzen 52 ist der Spalt 56 so ausgebildet, daß die Steuerplatte 24 sich in ihm bewegen, d. h. drehen kann. Dichtungen 58 und 60 sind auf der .Steuerplatte 24 angeordnet und sorgen für eine luftdichte Abdichtung des Spaltes 56. wohingegen jedoch die Steuerplatle 24 sich auf der Welle 16 drehen kann.

Ks ist bekannt, die Steuerplatte 24 mit einem radial gerichteten Hebel 62 auszustatten, wobei eine Bewegung des Hebels 62 eine Verdrehung der Steuerplatte nach sich zieht.

Auf dem Rotor 10 ist eine Vielzahl von Slrömungska* nälen 64 angeordnet. Jeder Strömüngskanal wird geformt aus dünnen Metallwänden, die im Abstand zueinander angeordnet sind. Wobei der Absland etwa 10° betragen kann. Die radial innenliegende Kante jeder Kanalwand ist mit der Oberfläche des Rotors in geeigneter Weise verbunden, wobei auf dem Rotor eine Hülse 66 angeordnet werden kann,

In der Fig. 2 ist e!.i Teil eines bekannten Druckwellenverdichters dargestellt, und zwar der Bereich der Steuerplatte 24, der Bereich der Steuerplatte 26 und der dazwischenliegende Rotor 10 mit seinen Strömungskanälen 64.

Zwecks Veränderung der Position der Steuerplatte 24 bzw. 26 relativ zum Rotor wird, wie bekannt, eine Einrichtung verwendet, wie sie schematisch in der F i g. 3 dargestellt ist. Wenn im folgenden die Verstellung der Steuerplatte 24 dargestellt ist, so soll damit auch die Mögliciikeit einer gleichartigen Verstellung der Steuerplatte 26 angedeutet werden.

In der Fig.3 ist mit 16 eine Welle schematisch bezeichnet, auf ihr ist eine Drehzalilmeßeinrichtung angeordnet, nämlich der Drehzahlmesser 70. Durch den Drehzahlmesser 70 wird das Steuerventil 72 gesteuert, das innerhalb eines hydraulischen Kreislaufes angeordnet ist, wobei der Kreislauf vom Druckbehälter 74 zum Zylinder 76 verläuft, in dem ein Kolben 78 angeordnet ist. Der Kolben 78 ist mit dem Hebel 62 der Steuerplatte 24 verbunden, und zwar eine Kolbenstange 79. Eine mechanische Feder 80 ist mit einem Ende am Fahrzeug befestigt, während das andere hnde am Hebel 62 sitzt. Durch die Feder wird die Steuerplatte zu ihrer Ausgangsposition zurückgeführt, sobald kein Druck auf den Zylinder 76 gegeben wird. Eine Hydraulikflüssigkeit wird dem Zylinder 76 durch eine Leitung 82 zugeführt, wobei die Hydraulikflüssigkeit dann zu einem Sumpf 86 gelangt vorbei an dem Steuerventil 72, und zwar durch die Leitung 84 und 85. Eine hydraulische Pumpe sorgt j.o dafür, daß Druck im hydraulischen System vorhanden ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der F i g. 4 dargestellt: hier wird eine Steuerwalze 90 benutzt, um die Verstellung der Steuerplatte 24 vorzunehmen.

Dabei ist die Steuerwalze 90 in einer zentralen Bohrung 92 der Steuerplatte 24 angeordnet. Die Bohrung 92 besitzt eine Innenverzahnung, die Steuernuten 94 stehen in Eingriff mit einer entsprechenden Verzahnung auf der Außenfläche der Steuerwalze 90. Wenn nun die Drehzahl des Rotors steigt, öffnet das Steuerventil 72 und Druck gelangt durch die Leitung 82 zu dem Zylinder 76'. Der Kolben 78' weist einen Fortsatz 88 auf, der innerhalb einer Nut 96 in der Zylinderwandung geführt wird. Es bewegt sich somit der Kolben axial und verschiebt auch die Steuerwalze in axialer Richtung. Dadurch wird eine Drehung der Steuerplatte 24 erreicht, die ja selbst nicht axial verschoben werden kann. Dieses wird erreicht durch eine entsprechend angeordnete Spiralverzahnung auf der Steuervalze 19 bzw. in der Bohrung 92 der Steuerplatte 24.

Aufgrund der herrschenden Verhäiini'se ist es sehr einfach, die zwischen der Steuerwalze 90 und der Spiralverzahnung auf der Steuerplatte 24 die Verzahnung so auszubilden, daß sie selbsthemmend ist; dadurch kann in · infacher Weise sichergestellt werden, daß nur bei Verstellung der Steuerplatte die Verstelleinrichtung Kräfte auf die Einrichtung übertragen muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Rotor und einem Stator, in dem beidseitig der Enden des Rotors Steuerringe vorgesehen sind, die abhängig von der Rotordrehzahl durch eine Zylinder-Kolbeneinheit in Umfangsrichtung verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerringe (24) jeweils durch eine axial verschiebliche Steuerwalze (90) verstellt to werden, die auf ihrer Oberfläche eine Spiralverzahnung aufweist, die mit einer entsprechenden Innenverzahnung (94) am Steuerring (24) zusammenwirkt.

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