EP2643553B1 - Rotationskolbenmaschine, insbesondere kreiskolbenmotor - Google Patents

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EP2643553B1
EP2643553B1 EP11788378.5A EP11788378A EP2643553B1 EP 2643553 B1 EP2643553 B1 EP 2643553B1 EP 11788378 A EP11788378 A EP 11788378A EP 2643553 B1 EP2643553 B1 EP 2643553B1
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EP
European Patent Office
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rotary piston
machine according
rotary
piston
ventilation
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EP11788378.5A
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English (en)
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EP2643553A1 (de
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Michael Steinbauer
Andreas Krobath
Karl Knaus
Heinrich Fuerhapter
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AVL List GmbH
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AVL List GmbH
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Publication date
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Priority claimed from AT19622010A external-priority patent/AT510166B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • 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
    • F01C19/02—Radially-movable sealings for working fluids
    • 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
    • F01C19/12—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines for other than working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B2053/005—Wankel engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/02—Pistons
    • F02B55/04—Cooling thereof
    • F02B55/06—Cooling thereof by air or other gas

Definitions

  • the present invention relates to a rotary piston machine, and more particularly to a rotary engine.
  • the invention will be described with reference to a rotary engine in which a substantially triangular rotary piston rotates on an eccentric shaft arranged in a motor housing.
  • the invention is also applicable to a rotary piston engine with two, four or more piston corners and can generally also with rotary piston engines, which have a centric in the motor housing rotating piston, are used.
  • the invention can also be used in rotary-piston machines with two, three or more juxtaposed rotary pistons.
  • the present invention is preferably applicable to motor vehicles.
  • the present invention can be used in a particularly advantageous manner in conjunction with a power generator, which is particularly suitable for use as a so-called range extender in electrically powered vehicles.
  • Such rotary piston machines usually have a housing; a piston wall formed by a first side wall, a second side wall and a peripheral wall connecting said side walls in said housing; and a rotatably disposed in the piston chamber rotary piston having a first end face and a second end face.
  • the first end face of the rotary piston faces an inner side of the first side wall of the piston chamber
  • the second end side of the rotary piston faces an inner side of the second side wall of the piston chamber.
  • at least two, in the case of a triangular-shaped rotary piston three working spaces are formed between a peripheral surface of the rotary piston and the peripheral wall of the piston chamber.
  • first side seals are provided on the two end faces of the rotary piston for sealing these intermediate spaces against the working spaces.
  • the DE 195 27 396 C2 proposes to improve the sealing effect, elastic bias the side seals and equip with additional sealing rings in the radial direction.
  • first side seals for sealing the interstices against the working spaces are also usually second side seals (usually referred to as oil seals) provided which are positioned in the radial direction within the first side seals and the sealing of the spaces between the end faces of the rotary piston and the side walls of the piston chamber against the central hole serve in the rotary flask.
  • oil seals usually two spaced-apart in the radial direction of oil seals are often provided.
  • the US 3,849,038 A describes a configuration of a rotary engine in which the inlet opening in the side wall of the piston chamber is arranged and shaped so that a portion between two radially spaced oil seals, in which blowby gases can collect, sweeps this inlet opening as the rotary piston rotates the blow-by gases can be removed from the intermediate space via this inlet opening of the piston chamber and returned to the working spaces.
  • the JP 03-037301 A discloses a rotary piston machine, wherein in the radial direction between the first side seals and the second side seals of the rotary piston in the end faces of the rotary piston recesses are respectively provided, in which the blow-by gases can collect from the working spaces.
  • the rotary piston is further formed in the axial direction with a through hole which connects the recesses in the two end faces of the rotary piston with each other. Through this through-hole can be a reduction in pressure of the blow-by gases and also a pressure equalization between the blow-by gases to both ends of the rotary piston.
  • the DE 23 44 198 relates to a rotary piston internal combustion engine with lubrication of the eccentric chamber from an oil reservoir, in which the piston for oil sealing of the eccentric chamber concentric with the piston hub axial sealing rings, characterized in that in the eccentric chamber except the oil feed and return lines opens a vent line, which is directly or indirectly connected to the intake passage.
  • the invention has for its object to provide a rotary piston machine with improved ventilation of blow-by gases, which penetrate from the working spaces in the piston chamber into the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston.
  • the rotary piston machine has a housing; a piston chamber formed in the housing by a first side wall, a second side wall and a peripheral wall connecting the side walls; a rotatably disposed in the piston chamber rotary piston having a first end face and a second end face, wherein the first end face of the rotary piston faces an inner side of the first side wall of the piston chamber and the second end side of the rotary piston faces an inner side of the second side wall of the piston chamber and wherein between a Peripheral surface of the rotary piston and the peripheral wall of the piston chamber at least two working spaces are formed; and at least a first side seal at the first and second end faces of the rotary piston for sealing clearances between the first and second side walls of the piston chamber and the first and second end faces of the rotary piston against the work spaces, respectively.
  • the rotary piston machine is characterized in that in the first and / or the second side wall of the piston chamber at least one vent hole is provided, which is connected to at least one vent channel in the housing, wherein the at least one vent hole is provided at a location in the radial Direction lies within the at least one first side seal.
  • the rotary piston machine of the invention can be designed in particular as a rotary piston engine.
  • the rotary piston machine or the rotary piston engine of the invention can be designed in particular for use as a so-called range extender for an electrically operated motor vehicle.
  • the inventive construction at least one vent hole, which is connected to at least one vent channel in the housing to provide in the first and / or the second side wall of the piston chamber at a location which lies in the radial direction within the at least one first side seal, Blowby -Gases from the work spaces, which overcome the first side seals are drained very quickly from the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston.
  • Blowby -Gases from the work spaces, which overcome the first side seals are drained very quickly from the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston.
  • the first side seals on the end faces of the rotary piston should basically prevent the penetration of the blow-by gases from the working spaces in the piston chamber into the intermediate spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston. This sealing effect can not always be fully guaranteed, especially at high pressures in the work spaces. Since the highest pressures are generated in the workrooms at the time of ignition, In particular, at this time blowby gases enter into the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston.
  • the at least one venting bore is provided at a location which lies in the radial direction within the at least one first side seal of the rotary piston. In this way it can be achieved that through the at least one vent hole in the / the side wall (s) of the piston chamber only blowby gases from the said interstices, but not discharged directly from the work spaces in the vent passage in the housing.
  • the "piston chamber” generally designates a space in the housing of the rotary piston machine in which the rotary piston is arranged.
  • the drive shaft of the rotary piston machine, on which the rotary piston rotates extends through this piston chamber.
  • the piston chamber is limited in the axial direction by a first and a second side arrangement and in the radial direction by a peripheral wall.
  • the "side walls” and / or the “peripheral wall” of the Kolbehunt are preferably formed integrally with the housing or a housing part or designed as separate components, which are preferably fixedly connected to the housing or a housing part. These walls of the piston chamber can each be made either of the same material as the housing or of a different material of the housing material.
  • working spaces are the subspaces of the piston chamber referred to, which are formed between the rotary piston and the peripheral wall of the piston chamber. In the case of a triangular rotary piston, for example, there are three such working spaces. The at least two working spaces are usually separated from each other, preferably by radial seals in the corners of the rotary piston.
  • the "at least one first side seal” is a sealant that is mounted in or on the first and second end faces of the rotary piston.
  • the at least one first side seal also abuts against the inside of the first and second side walls of the piston chamber when the rotary piston is rotated, the side seal being preferably preloaded, preferably resiliently biased towards the respective side wall of the piston chamber for this purpose.
  • the first side seal is a one or more part component.
  • the "at least one" first side seal comprises exactly one first side seal and two or more first side seals spaced in the radial direction.
  • the first side seals are generally provided on the first end side and on the second end side of the rotary piston. This arrangement of the first side seals can be chosen either symmetrically or asymmetrically with respect to the positioning, the size, the shape, the configuration and / or the number of the first side seals.
  • the "at least one vent hole” in the context of the present invention generally represents a passage opening in the respective side wall of the piston chamber, which allows a passage of blowby gases.
  • a side wall of the piston chamber can be provided exactly one vent hole or two or more, spaced in the radial and / or axial direction vent holes.
  • the vent hole (s) can be provided either only in one of the two side walls of the piston chamber or in both side walls of the piston chamber. In the latter case, the vent holes of the side walls are connected to either a common vent passage in the housing or with different ventilation channels in the housing.
  • the "radial direction” and the “axial direction” refer in the context of the present invention in each case to a direction of the axis of rotation of the drive shaft of the rotary piston machine, which rotates about which the rotary piston.
  • An extension in the “axial direction” therefore means an extension substantially parallel to the axis of rotation of the drive shaft
  • an extension in the "radial direction” means an extension substantially perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the arrangement of the at least one vent hole in the radial direction "within the at least one first side seal” means that the at least one vent hole, preferably all the vent holes in the side wall of the piston chamber, are provided in the radial direction within the one first side seal (if exactly one first side seal is provided ) or within the radially outermost first side seal, preferably within the radially innermost first side seal (if two or more first side seals are provided on an end face of the rotary piston).
  • the vent hole (s) is / are substantially completely disposed within the at least one first side seal.
  • the at least one venting bore is preferably arranged within an envelope (over a complete revolution of the rotary piston), preferably within an internal envelope of the at least one first side seal.
  • the rotary piston also has a central bore and is at least a second side seal at the first and second end faces of the rotary piston for sealing the spaces between the first and second side walls of the piston chamber and the first and second end faces of the rotary piston provided against the central bore, wherein the at least one second side seal is arranged in the radial direction within the at least one first side seal.
  • the at least one venting bore is in this case positioned in the radial direction outside the at least one second side seal.
  • the second side seals basically serve to seal the gaps between the first and second side walls of the piston chamber and the first or second end face of the rotary piston against the central bore, to prevent leakage of a lubricant (eg lubricating oil) for the bearings of the drive shaft and the rotary piston from the central bore to the outside in the said gaps.
  • a lubricant eg lubricating oil
  • these second side seals improve a sealing effect against the penetration of the blow-by gases from the working chambers of the piston chamber in said intermediate spaces to the central bore of the rotary piston.
  • the arrangement of the at least one vent hole in the radial direction outside the at least one second side seal causes the at least one vent hole in this embodiment to be positioned in the radial direction between the at least one first side seal and the at least one second side seal.
  • the "at least one second side seal” is a sealant that is mounted in or on the first and second end faces of the rotary piston.
  • the at least one second side seal also abuts against the inside of the first and second side walls of the piston chamber during rotation of the rotary piston, the side seal being biased, preferably resiliently biased, toward the respective side wall of the piston chamber for this purpose.
  • the second side seal is a one- or multi-part component.
  • the "at least one" second side seal comprises exactly one second side seal and two, three or more second side seals spaced in the radial direction.
  • the second side seals are generally provided on the first end side and on the second end side of the rotary piston.
  • This arrangement of the second side seals can be chosen either symmetrically or asymmetrically with respect to the positioning, the size, the shape, the configuration and / or the number of second side seals.
  • the first and second side seals may either be substantially identical in construction or designed differently from one another.
  • the arrangement of the at least one vent hole in the radial direction "outside the at least one second side seal” means that the at least one vent hole, preferably all the vent holes in the side wall (s) of the piston chamber in the radial direction outside the second side seal (if exactly one second side seal is provided) or outside the radially innermost second side seal, preferably outside the radially outermost second side seal (if two or more second side seals are provided on an end face of the rotary piston).
  • the vent hole (s) is / are substantially completely disposed outside the at least one second side seal.
  • the at least one venting bore is preferably arranged outside an envelope (over a complete revolution of the rotary piston), preferably outside an outer envelope of the at least one second side seal.
  • At least one radial seal projecting in the direction of the circumferential wall of the piston chamber is arranged on the peripheral surface of the rotary piston.
  • the at least one venting bore is in this case preferably in the radial direction within the at least one radial seal.
  • the "at least one radial direction" is a sealant which is mounted in or on the peripheral surface of the rotary piston and serves to separate the adjacent working spaces during the rotation of the rotary piston.
  • the at least one radial seal also abuts the peripheral wall of the piston chamber during rotation of the rotary piston.
  • the radial seals are preferably provided in the corner regions of the rotary piston, the "at least one" radial seal comprising exactly one, two or more radial seals in each corner region of the rotary piston.
  • the radial seals are preferably each arranged in a sealing bolt in the rotary piston, preferably inserted in a groove of a sealing bolt in the rotary piston.
  • the arrangement of the at least one venting bore in the radial direction "within the at least one radial seal” is intended to mean that the at least one venting bore, preferably all venting bores in the side wall (s) of the piston chamber in the radial direction within the radially inner edges of the radial seals positioned within the groove bottoms of the grooves for the radial seals in the sealing studs.
  • the vent hole (s) is / are arranged substantially completely within the at least one radial seal or its groove base.
  • the at least one venting bore is preferably positioned within an envelope curve, preferably within an internal envelope of the at least one radial seal or its groove bottom.
  • the positioning of the at least one vent hole in the radial direction within the at least one radial direction means that the at least one vent hole lies radially within the at least one first side seal or within the at least one radial seal, whichever position is further inward in the radial direction ,
  • the at least one vent hole lies within an angular segment in which no coolant bore is provided in the first or second side wall.
  • the at least one vent hole is within an angular segment of the cold arc of the piston chamber.
  • the term "cold arc” is understood to mean the angular segment of the piston chamber in which a constantly cold zone is formed in the essentially stationary temperature distribution. Also by this measure can be prevented that the vent holes and any cooling measures of the rotary piston machine interfere with each other.
  • the rotary piston has at least one cavity which extends in the radial direction within the at least one first side seal or between the at least one first side seal and the at least one second side seal from the first end side to the second end side.
  • the intermediate spaces are connected to both end faces of the rotary piston with each other, so that the blowing into the gaps between the first and second side walls of the piston chamber and the first and second end face of the rotary piston blowby gases can flow into the cavity of the rotary piston. In this way, the pressure built up by the blow-by gases in the said gaps can be reduced and compensated between the two end faces of the rotary piston.
  • the "at least one" cavity in the rotary piston between the two end faces of the rotary piston comprises exactly one as well as two or more cavities.
  • the “cavity” is generally any cavity that allows passage through the blowby gases.
  • the "at least one cavity” preferably runs essentially in the axial direction through the rotary piston; but it can also be aligned at an angle to the axial direction.
  • the at least one cavity may be substantially rectilinear or curved or sectionally curved.
  • the at least one cavity may have a substantially constant cross-section (in terms of shape and / or size) or a variable cross-section over its length.
  • At least one vent hole is preferably provided only in one of the first and the second side wall of the piston chamber.
  • a venting channel is sufficient only on one side of the rotary piston in the housing.
  • at least one ventilation bore is provided on each of the two side walls of the piston chamber.
  • the rotary piston in the region of each working space in the first end face in the radial direction within the at least one first side seal or between the at least one first Side seal and the at least one second side seal at least a first recess and in the second end face in the radial direction within the at least one first side seal or between the at least one first side seal and the at least one second side seal at least one second recess.
  • the at least one first recess in the first end face of the rotary piston and the at least one second recess in the second end face of the rotary piston are preferably connected to one another by at least one passage opening.
  • the pressure between the two end faces of the rotary piston caused by the blow-by gases in the said interspaces or in the recesses of the rotary piston end faces can be compensated.
  • this passage opening (s) a continuous cavity is created in the rotary piston with the advantages already described above also here.
  • the "at least one" first or second recess in the first / second end face of the rotary piston comprises exactly one as well as two, three or more first and second recesses.
  • This arrangement of the first and second recesses may be chosen either symmetrically or asymmetrically with respect to the positioning, the size, the shape, the configuration and / or the number of first / second recesses.
  • the "at least one" through opening in the rotary piston between the recess to both end faces of the rotary piston comprises exactly one and two or more through holes.
  • a plurality of recesses may be connected through a through opening and a plurality of through holes may connect a first with a second recess.
  • the "through hole” is generally any through hole that allows passage through the blowby gases.
  • the "at least one passage opening” preferably extends substantially in the axial direction between the recesses by the rotary piston; but it can also be aligned at an angle to the axial direction.
  • the at least one passage opening may be substantially rectilinear or curved or sectionally curved.
  • the at least one passage opening may have a substantially constant cross-section (in terms of shape and / or size) or a cross-section that varies over its length.
  • the at least one vent hole is connected via at least one connecting channel with the vent channel.
  • the connection channel in the housing allows positioning of the vent channel more or less independent of the position of the vent hole in the side wall of the piston chamber.
  • the at least one vent hole and / or the at least one connecting channel in the direction of the venting channel are formed at least partially rising.
  • This orientation of the vent hole and / or the connection channel improves the outflow of the blowby gases from the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston in the vent channel.
  • this orientation of the vent hole and / or the connection channel can achieve a more or less pronounced oil separation effect, so that less lubricant is entrained by the blowby gases in the vent channel.
  • At least one device for influencing the opening cross-section of the venting bore or of the connecting channel is provided in or on the at least one venting bore and / or the at least one connecting channel.
  • This device for influencing the opening cross-section can be designed, for example, in the form of a throttle or diaphragm device.
  • the at least one venting bore preferably has an elongate cross section in the concentric direction of the rotary piston, preferably a substantially kidney-shaped cross section.
  • This embodiment of the vent hole (s) improves the outflow of blowby gases from the spaces between the side walls of the piston chamber and the end faces of the rotary piston in the vent passage.
  • the at least one venting channel in the housing is connected to an oil separation device.
  • the at least one venting channel is connected to an oil pan.
  • At least one further connecting channel is provided for connecting the central bore of the rotary piston to the venting channel.
  • This further connection channel can also Blowby gases, which overcome not only the first side seals but also the second side seals, are drained from the central bore of the rotary piston.
  • venting channel, the connecting channel and / or the further connecting channel can be at least partially labyrinth-like and / or have at least one calming space.
  • the present invention can be used in a particularly advantageous manner in a power generation unit, in particular for an electrically operated motor vehicle, in which case a rotatably mounted in the housing drive shaft is provided, on which rotates the rotary piston and which is coupled to an electromechanical energy converter.
  • a piston chamber 12 is formed, which by a first side wall 14 and a second side wall 16, in the axial direction (right / left direction in Fig. 1 ) are spaced apart from one another and are aligned substantially parallel to one another, and a circumferential wall 18 which connects these side walls 14 and 16 in the axial direction is delimited.
  • the peripheral wall 18 of the piston chamber 12 has a trochoidenförmige inner tread.
  • the walls 14, 16, 18 of the piston chamber 12 are provided as from the rest of the machine housing 10 separately manufactured components.
  • a drive shaft 20 is rotatably supported by means of bearing devices 22, 24.
  • this drive shaft 20 has an eccentric section 26.
  • This eccentric shaft 20 is coupled to an electromechanical energy converter (not shown) to form a power generator.
  • the electromechanical energy converter is, for example, a generator which, during operation of the rotary piston machine, converts the mechanical rotational energy of the eccentric shaft 20 into electrical energy, for example in an electrochemical energy storage device (not shown), such as a battery, an accumulator or the like.
  • the energy stored in the energy storage device can then be operated, for example, an electric motor that drives at least one wheel of a motor vehicle.
  • the power generator with the rotary engine and the generator is used in this case as a so-called range extender, which recharges the battery of the electric motor vehicle when needed and so increases the range of the motor vehicle.
  • a rotary piston 28 is arranged, which rotates on the eccentric 26 seated around the drive shaft 20, wherein between the eccentric portion 26 of the drive shaft 20 and the rotary piston 28, a bearing device 33 is provided, for example in the form of a needle bearing.
  • the rotary piston 28 is formed substantially triangular, so that between its peripheral surface 31 and the peripheral wall 18 of the piston chamber 12, three working chambers 34 are formed. In these three working chambers 34 run in a known manner from the four cycles of the rotary piston engine to rotate the rotary piston.
  • the rotary piston 28 has a first end face 29 (left in FIG Fig. 1 ), which faces an inner side 15 of the first side wall 14 of the piston chamber 12, and a second end side 30 (right in FIG Fig. 1 ), which faces an inner side 17 of the second side wall 16 of the piston chamber 12. Furthermore, the rotary piston 28 has a central bore 32, through which the drive shaft 20 is guided. This central bore 32 of the rotary piston 28 is formed with an internal toothing, which is in engagement with a gear 35 which is coaxial with the eccentric shaft 20 rotatably mounted on the housing 10. By the gear 35, the movement of the rotary piston 28 is controlled in the housing 10.
  • the central bore 32 of the rotary piston 28 forms a volume which communicates with an oil circuit and is supplied with lubricating oil during operation of the rotary piston engine by means of an oil pump.
  • This lubricating oil is used to lubricate the bearings 22, 24, 26 of the eccentric shaft 20 in the housing 10 and the rotary piston 28 on the eccentric shaft 20th
  • radial seals 58 are provided in a known manner to seal the three working chambers 34 against each other. As in Fig. 2 illustrated, these radial seals 58 are formed substantially strip-shaped and secured in correspondingly shaped grooves 57 in sealing bolts 56.
  • the sealing bolts 56 each extend in a corner region substantially in the axial direction through the rotary piston 28. In addition, they are preferably contacted by the adjacent first side seals 36, 37 on the first and second end face 29, 30 of the rotary piston 28.
  • first side seal 36 is attached to the first end face 29 of the rotary piston 28 for sealing the gap against the work spaces 34 and a first side seal 37 is attached to the second end face 30 of the rotary piston 28 for sealing the gap against the work spaces 34.
  • first side seals 36, 37 are preferably resiliently biased against the respective side wall 14, 16 of the piston chamber 12.
  • second side seals 38, 40 at the first end face 29 of the rotary piston 28 for sealing the gap against the central bore 32 and two radially spaced second side seals 39, 41 on the second end face 30 of the rotary piston 28 to Sealing the gap mounted against the central bore 32.
  • These second side seals 38, 39, 40, 41 are preferably resiliently biased against the respective side wall 14, 16 of the piston chamber 12.
  • the paired second side seals 38, 40 and 39, 41 are also referred to as oil seals or scraper rings.
  • a first recess 42 is provided in the first end face 29 of the rotary piston 28 in the radial direction between the first side seal 36 and the radially outermost second side seal 38.
  • a second recess 44 is provided in the second end face 30 of the rotary piston 28 in the radial direction between the first side seal 37 and the radially outermost second side seal 39.
  • the rotary piston 28 may also be formed with a continuous cavity, which is the two End faces 29, 30 of the rotary piston 28 in the radial direction between the first and second side seals 36, 37 and 38, 39 directly interconnects.
  • a vent hole 46 is formed in the first side wall 14 of the piston chamber 12.
  • This vent hole 46 is provided at a position lying radially between the first side seal 36 and the radially outer second side seal 38 at the time of ignition. In this way, the blowby gases, which overcome the first side seals 36, 37 on the rotary piston 28 due to the high pressure in the respective working space 34 after ignition and penetrate into the interspaces, can be discharged through the vent hole 46 in the first side wall 14.
  • vent hole 46 is positioned in the radial direction within an inner envelope of the first side seal 37 (over a full revolution of the rotary piston 28) and outside an outer envelope of the radially outer second side seal 39 on the second end face 30 of the rotary piston 28.
  • vent hole 46 in the radial direction and within an inner envelope of the base 57 for the radial seals 58 in the sealing bolt 56th
  • vent hole 46 is preferably in the angular segment of the so-called cold arc of the piston chamber 12, in which no coolant holes are formed in the side walls 14, 16 is provided.
  • this preferably has a substantially kidney-shaped cross-section in the concentric direction.
  • the vent hole 46 in the first side wall 14 is connected via a connecting channel 48 with a vent channel 50 in the housing 10, via which the blowby gases are discharged from the housing 10.
  • the venting channel 50 is connected to an oil separation device 52 in order to remove as completely as possible lubricating oils entrained by the blowby gases.
  • the separated oils are supplied via an outflow channel (not shown) to an oil pan (not shown) which is connected to the lubricating oil circuit of the rotary piston machine.
  • the inclusion of the separated lubricating oil in the oil pan, this lubricating oil is the lubricating oil circuit available. As a result, the lubricating oil requirement for the operation of the rotary piston machine can be kept low.
  • the connecting channel 48 is formed between the vent hole 46 in the first side wall 14 of the piston chamber 12 and the vent passage 50 in the housing 10 in the flow direction of the blowby gases rising.
  • the vent hole 46 itself may be provided with such a slope.
  • the vent hole 46 and / or the connecting channel 48 may be equipped with a throttle or orifice device to selectively influence the cross section of the flow channel.
  • the central bore 32 of the rotary piston 28 is connected via a further connecting channel 54 with the vent passage 50 in the housing 10.
  • this further connection channel 54 is formed rising in the flow direction of the blowby gases. As a result, a deposition rate of the lubricating oil from the blowby gases from the central bore 32 can be increased.
  • vent channel 50, the connecting channel 48 and / or the further connecting channel 54 labyrinth-like portions and / or at least one calming space.
  • Fig. 1 illustrated embodiment of the rotary piston engine includes only a common vent channel 50 on the side of the first side wall 14 of the piston chamber 12 in the housing 10.
  • venting channels 50 through which the blow-by gases on both end faces 29, 30 of the rotary piston 28 can be removed.
  • the pressure gradient between the recesses 42, 44, the central bore 32 and the venting channel 50 can be set in the desired manner.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, und insbesondere einen Kreiskolbenmotor.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf einen Kreiskolbenmotor beschrieben, bei dem ein im Wesentlichen dreieckförmiger Rotationskolben auf einer in einem Motorgehäuse angeordneten Exzenterwelle umläuft. Die Erfindung ist aber auch bei einem Kreiskolbenmotor mit zwei, vier oder mehr Kolbenecken anwendbar und kann generell auch bei Rotationskolbenmaschinen, die einen im Motorgehäuse zentrisch umlaufenden Rotationskolben aufweisen, verwendet werden. Ferner kann die Erfindung auch bei Rotationskolbenmaschinen mit zwei, drei oder mehr nebeneinander angeordneten Rotationskolben eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise in Kraftfahrzeugen einsetzbar. Die vorliegende Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise in Zusammenhang mit einem Stromerzeugungsaggregat einsetzbar, welches insbesondere für den Einsatz als so genannter Range-Extender bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen geeignet ist.
  • Derartige Rotationskolbenmaschinen weisen in der Regel ein Gehäuse; eine durch eine erste Seitenwandung, eine zweite Seitenwandung und eine diese Seitenwandungen verbindende Umfangswandung in dem Gehäuse gebildete Kolbenkammer; und einen drehbar in der Kolbenkammer angeordneten Rotationskolben mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite auf. Dabei ist die erste Stirnseite des Rotationskolbens einer Innenseite der ersten Seitenwandung der Kolbenkammer zugewandt und ist die zweite Stirnseite des Rotationskolbens einer Innenseite der zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer zugewandt. Ferner sind zwischen einer Umfangsfläche des Rotationskolbens und der Umfangswandung der Kolbenkammer wenigstens zwei, im Fall eines dreieckförmigen Rotationskolbens drei Arbeitsräume gebildet.
  • Um zu verhindern, dass während des Betriebs der Rotationskolbenmaschine so genannte Blowby-Gase von den Arbeitsräumen in Zwischenräume zwischen den Stirnseiten des Rotationskolbens und den Seitenwandungen der Kolbenkammer gelangen, sind an den beiden Stirnseiten des Rotationskolbens erste Seitendichtungen zum Abdichten dieser Zwischenräume gegen die Arbeitsräume vorgesehen. Die DE 195 27 396 C2 schlägt zur Verbesserung der Dichtwirkung vor, die Seitendichtungen elastisch vorzuspannen und mit zusätzlichen Dichtringen in radialer Richtung auszustatten.
  • Neben den vorgenannten ersten Seitendichtungen zum Abdichten der Zwischenräume gegen die Arbeitsräume sind meist auch zweite Seitendichtungen (meist als Öldichtungen bezeichnet) vorgesehen, die in radialer Richtung innerhalb der ersten Seitendichtungen positioniert sind und dem Abdichten der Zwischenräume zwischen den Stirnseiten des Rotationskolbens und den Seitenwandungen der Kolbenkammer gegen die Zentralbohrung im Rotationskolben dienen. Zur Verbesserung der Dichtwirkung sind häufig jeweils zwei in radialer Richtung beabstandete Öldichtungen vorgesehen.
  • Trotz der vorhandenen ersten und zweiten Seitendichtungen an den Stirnseiten des Rotationskolbens kann nicht immer verhindert werden, dass Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen der Kolbenkammer in die Zwischenräume zwischen den Stirnseiten des Rotationskolbens und den Seitenwandungen der Kolbenkammer eindringen.
  • Die US 3,849,038 A beschreibt eine Konfiguration einer Kreiskolbenmaschine, bei welcher die Einlassöffnung in der Seitenwandung der Kolbenkammer so angeordnet und geformt ist, dass ein Abschnitt zwischen zwei in radialer Richtung beabstandeten Öldichtungen, in dem sich Blowby-Gase sammeln können, diese Einlassöffnung beim Drehen des Rotationskolbens überstreicht, sodass die Blowby-Gase aus dem Zwischenraum über diese Einlassöffnung der Kolbenkammer abgeführt und wieder den Arbeitsräumen zugeführt werden können.
  • Gemäß der US 4,080,118 A sind in radialer Richtung zwischen den ersten Seitendichtungen und den zweiten Seitendichtungen in den Stirnseiten des Rotationskolbens jeweils Ausnehmungen vorgesehen, in denen sich die die ersten Seitendichtungen überwindenden Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen sammeln können. Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt das Entleeren der Blowby-Gase über die Einlassöffnung in der oder den Seitenwandung(en) der Kolbenkammer beim Überstreichen derselben während der Drehung des Rotationskolbens.
  • Die JP 03-037301 A offenbart eine Rotationskolbenmaschine, bei welcher in radialer Richtung zwischen den ersten Seitendichtungen und den zweiten Seitendichtungen des Rotationskolbens in den Stirnseiten des Rotationskolbens jeweils Ausnehmungen vorgesehen sind, in denen sich die Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen sammeln können. Der Rotationskolben ist ferner in axialer Richtung mit einer Durchgangsbohrung ausgebildet, welche die Ausnehmungen in den beiden Stirnseiten des Rotationskolbens miteinander verbindet. Über diese Durchgangsbohrung können ein Druckabbau der Blowby-Gase und auch ein Druckausgleich zwischen den Blowby-Gasen zu beiden Stirnseiten des Rotationskolbens erfolgen.
  • Bei der Rotationskolbenmaschine der WO 2009/101385 A1 werden die Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen, welche die Seitendichtungen des Rotationskolbens überwinden, genutzt, um den Druck eines den Rotationskolben durchströmenden Kühlgases zu regeln.
  • Die DE 23 44 198 betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Schmierung des Exzenterraumes aus einem Ölbehälter, bei welcher der Kolben zur Ölabdichtung des Exzenterraumes Axial-Dichtringe konzentrisch um die Kolbennabe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Exzenterraum außer den Öl-Zu- und -Rücklaufleitungen eine Entlüftungsleitung mündet, welche direkt oder indirekt mit dem Ansaugkanal verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine mit einer verbesserten Entlüftung von Blowby-Gasen, die von den Arbeitsräumen in der Kolbenkammer in die Zwischenräume zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens eindringen, vorzusehen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Rotationskolbenmaschine weist ein Gehäuse; eine durch eine erste Seitenwandung, eine zweite Seitenwandung und eine die Seitenwandungen verbindende Umfangswandung in dem Gehäuse gebildete Kolbenkammer; einen drehbar in der Kolbenkammer angeordneten Rotationskolben mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite, wobei die erste Stirnseite des Rotationskolbens einer Innenseite der ersten Seitenwandung der Kolbenkammer zugewandt ist und die zweite Stirnseite des Rotationskolbens einer Innenseite der zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer zugewandt ist und wobei zwischen einer Umfangsfläche des Rotationskolbens und der Umfangswandung der Kolbenkammer wenigstens zwei Arbeitsräume gebildet sind; und wenigstens eine erste Seitendichtung an der ersten und der zweiten Stirnseite des Rotationskolbens zum Abdichten von Zwischenräumen zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer und der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens gegen die Arbeitsräume auf. Erfindungsgemäß ist die Rotationskolbenmaschine dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und/oder der zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorgesehen ist, die mit wenigstens einem Entlüftungskanal in dem Gehäuse verbunden ist, wobei die wenigstens eine Entlüftungsbohrung an einer Stelle vorgesehen ist, die in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung liegt.
  • Die Rotationskolbenmaschine der Erfindung kann insbesondere als Kreiskolbenmotor ausgebildet sein. Außerdem kann die Rotationskolbenmaschine bzw. der Kreiskolbenmotor der Erfindung insbesondere zum Einsatz als so genannter Range-Extender für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Konstruktion, wenigstens eine Entlüftungsbohrung, die mit wenigstens einem Entlüftungskanal in dem Gehäuse verbunden ist, in der ersten und/oder der zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer an einer Stelle vorzusehen, die in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung liegt, können Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen, welche die ersten Seitendichtungen überwinden, sehr rasch aus den Zwischenräumen zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens abgelassen werden. Durch dieses rasche Entfernen der Blowby-Gase können auch die durch die Blowby-Gase bedingten Drücke bzw. Druckbelastungen sehr schnell und zuverlässig abgebaut werden.
  • Die ersten Seitendichtungen an den Stirnseiten des Rotationskolbens sollen grundsätzlich das Eindringen der Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen in der Kolbenkammer in die Zwischenräume zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens verhindern. Diese Dichtwirkung kann insbesondere bei hohen Drücken in den Arbeitsräumen nicht immer vollständig gewährleistet werden. Da zum Zeitpunkt der Zündung in den Arbeitsräumen die höchsten Drücke erzeugt werden, gelangen insbesondere zu diesem Zeitpunkt Blowby-Gase in die Zwischenräume zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens.
  • Die wenigstens eine Entlüftungsbohrung ist an einer Stelle vorgesehen, die in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung des Rotationskolbens liegt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass durch die wenigstens eine Entlüftungsbohrung in der/den Seitenwandung(en) der Kolbenkammer nur Blowby-Gase aus den besagten Zwischenräumen, nicht jedoch auch direkt aus den Arbeitsräumen in den Entlüftungskanal im Gehäuse abgelassen werden.
  • Die "Kolbenkammer" bezeichnet allgemein einen Raum in dem Gehäuse der Rotationskolbenmaschine, in welchem der Rotationskolben angeordnet ist. Im Allgemeinen erstreckt sich auch die Antriebswelle der Rotationskolbenmaschine, auf welcher der Rotationskolben umläuft, durch diese Kolbenkammer hindurch. Die Kolbenkammer ist in axialer Richtung durch eine erste und eine zweite Seitenanordnung und in radialer Richtung durch eine Umfangswandung begrenzt. Die "Seitenwandungen" und/oder die "Umfangswandung" der Kolbekammer sind vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil ausgebildet oder als separate Komponenten ausgestaltet, welche mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil vorzugsweise fest verbunden sind. Diese Wandungen der Kolbenkammer können jeweils wahlweise aus dem gleichen Material wie das Gehäuse oder aus einem vom Material des Gehäuses verschiedenen Material gefertigt sein.
  • Mit "Arbeitsräumen" sind die Teilräume der Kolbenkammer bezeichnet, die zwischen dem Rotationskolben und der Umfangswandung der Kolbenkammer gebildet sind. Im Fall eines dreieckförmigen Rotationskolbens sind beispielsweise drei solcher Arbeitsräume vorhanden. Die wenigstens zwei Arbeitsräume sind üblicherweise voneinander getrennt, vorzugsweise durch Radialdichtungen in den Ecken des Rotationskolbens.
  • Die "wenigstens eine erste Seitendichtung" ist ein Dichtmittel, das in oder an der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens angebracht ist. Die wenigstens eine erste Seitendichtung stößt auch beim Drehen des Rotationskolbens an die Innenseite der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer, wobei die Seitendichtung zu diesem Zweck vorzugsweise in Richtung zur jeweiligen Seitenwandung der Kolbenkammer vorgespannt, bevorzugt elastisch vorgespannt ist. Die erste Seitendichtung ist eine ein- oder mehrteilige Komponente. Die "wenigstens eine" erste Seitendichtung umfasst genau eine erste Seitendichtung sowie zwei oder mehr, in radialer Richtung beabstandete erste Seitendichtungen. Die ersten Seitendichtungen sind in der Regel an der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite des Rotationskolbens vorgesehen. Diese Anordnung der ersten Seitendichtungen kann entweder symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Positionierung, die Größe, die Formgebung, die Ausgestaltung und/oder die Anzahl der ersten Seitendichtungen gewählt werden.
  • Die "wenigstens eine Entlüftungsbohrung" stellt im Sinne der vorliegenden Erfindung allgemein eine Durchgangsöffnung in der jeweiligen Seitenwandung der Kolbenkammer dar, die einen Durchtritt von Blowby-Gasen erlaubt. In einer Seitenwandung der Kolbenkammer können genau eine Entlüftungsbohrung oder zwei oder mehr, in radialer und/oder axialer Richtung beabstandete Entlüftungsbohrungen vorgesehen sein. Außerdem kann/können die Entlüftungsbohrung(en) entweder nur in einer der beiden Seitenwandungen der Kolbenkammer oder in beiden Seitenwandungen der Kolbenkammer vorgesehen sein. Im letztgenannten Fall sind die Entlüftungsbohrungen der Seitenwandungen entweder mit einem gemeinsamen Entlüftungskanal im Gehäuse oder mit verschiedenen Entlüftungskanälen im Gehäuse verbunden.
  • Die "radiale Richtung" und die "axiale Richtung" beziehen sich in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jeweils auf eine Richtung der Drehachse der Antriebswelle der Rotationskolbenmaschine, um welche der Rotationskolben umläuft. Eine Erstreckung in "axialer Richtung" bedeutet daher eine Erstreckung im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Antriebswelle, und eine Erstreckung in "radialer Richtung" bedeutet eine Erstreckung im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle.
  • Die Anordnung der wenigstens einen Entlüftungsbohrung in radialer Richtung "innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung" bedeutet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung, vorzugsweise alle Entlüftungsbohrungen in der Seitenwandung der Kolbenkammer, in radialer Richtung innerhalb der einen ersten Seitendichtung (falls genau eine erste Seitendichtung vorgesehen ist) oder innerhalb der radial äußersten ersten Seitendichtung, vorzugsweise innerhalb der radial innersten ersten Seitendichtung (falls zwei oder mehr erste Seitendichtungen an einer Stirnseite des Rotationskolbens vorgesehen sind) positioniert sind. Vorzugswiese ist/ sind die Entlüftungsbohrung(en) im Wesentlichen vollständig innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung angeordnet. Ferner ist die wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorzugsweise innerhalb einer Hüllkurve (über eine vollständige Umdrehung des Rotationskolbens), bevorzugt innerhalb einer inneren Hüllkurve der wenigstens einen ersten Seitendichtung angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Rotationskolben zudem eine Zentralbohrung auf und ist wenigstens eine zweite Seitendichtung an der ersten und der zweiten Stirnseite des Rotationskolbens zum Abdichten der Zwischenräume zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer und der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens gegen die Zentralbohrung vorgesehen, wobei die wenigstens eine zweite Seitendichtung in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung angeordnet ist. Die wenigstens eine Entlüftungsbohrung ist in diesem Fall in radialer Richtung außerhalb der wenigstens einen zweiten Seitendichtung positioniert.
  • Die zweiten Seitendichtungen dienen grundsätzlich dem Abdichten der Zwischenräume zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer und der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens gegen die Zentralbohrung, um ein Austreten eines Schmiermittels (z.B. Schmieröl) für die Lagerungen der Antriebswelle und des Rotationskolbens aus der Zentralbohrung nach außen in die besagten Zwischenräume zu verhindern. Zudem verbessern diese zweiten Seitendichtungen eine Dichtwirkung gegen das Eindringen der Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen der Kolbenkammer in die besagten Zwischenräume bis in die Zentralbohrung des Rotationskolbens.
  • Die Anordnung der wenigstens einen Entlüftungsbohrung in radialer Richtung außerhalb der wenigstens einen zweiten Seitendichtung bewirkt, dass die wenigstens einen Entlüftungsbohrung bei dieser Ausgestaltung in radialer Richtung zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung positioniert ist.
  • Die "wenigstens eine zweite Seitendichtung" ist ein Dichtmittel, das in oder an der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens angebracht ist. Die wenigstens eine zweite Seitendichtung stößt auch beim Drehen des Rotationskolbens an die Innenseite der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer, wobei die Seitendichtung zu diesem Zweck vorzugsweise in Richtung zur jeweiligen Seitenwandung der Kolbenkammer vorgespannt, bevorzugt elastisch vorgespannt ist. Die zweite Seitendichtung ist eine ein- oder mehrteilige Komponente. Die "wenigstens eine" zweite Seitendichtung umfasst genau eine zweite Seitendichtung sowie zwei, drei oder mehr, in radialer Richtung beabstandete zweite Seitendichtungen. Die zweiten Seitendichtungen sind in der Regel an der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite des Rotationskolbens vorgesehen. Diese Anordnung der zweiten Seitendichtungen kann entweder symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Positionierung, die Größe, die Formgebung, die Ausgestaltung und/oder die Anzahl der zweiten Seitendichtungen gewählt werden. Die ersten und die zweiten Seitendichtungen können entweder im Wesentlichen baugleich sein oder zueinander unterschiedlich ausgestaltet sein.
  • Die Anordnung der wenigstens einen Entlüftungsbohrung in radialer Richtung "außerhalb der wenigstens einen zweiten Seitendichtung" bedeutet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung, vorzugsweise alle Entlüftungsbohrungen in der/den Seitenwandung(en) der Kolbenkammer in radialer Richtung außerhalb der einen zweiten Seitendichtung (falls genau eine zweite Seitendichtung vorgesehen ist) oder außerhalb der radial innersten zweiten Seitendichtung, vorzugsweise außerhalb der radial äußersten zweiten Seitendichtung (falls zwei oder mehr zweite Seitendichtungen an einer Stirnseite des Rotationskolbens vorgesehen sind) positioniert sind. Vorzugsweise ist/sind die Entlüftungsbohrung(en) im Wesentlichen vollständig außerhalb der wenigstens einen zweiten Seitendichtung angeordnet. Ferner ist die wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorzugsweise außerhalb einer Hüllkurve (über eine vollständige Umdrehung des Rotationskolbens), bevorzugt außerhalb einer äußeren Hüllkurve der wenigstens einen zweiten Seitendichtung angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an der Umfangsfläche des Rotationskolbens wenigstens eine in Richtung zur Umfangswandung der Kolbenkammer ragende Radialdichtung angeordnet. Die wenigstens eine Entlüftungsbohrung liegt in diesem Fall vorzugsweise in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen Radialdichtung.
  • Die "wenigstens eine Radialrichtung" ist ein Dichtmittel, das in oder an der Umfangsfläche des Rotationskolbens angebracht ist und einer Trennung der benachbarten Arbeitsäume während des Umlaufs des Rotationskolbens dient. Die wenigstens eine Radialdichtung stößt auch beim Drehen des Rotationskolbens an die Umfangswandung der Kolbenkammer. Die Radialdichtungen sind vorzugsweise in den Eckbereich en des Rotationskolbens vorgesehen, wobei die "wenigstens eine" Radialdichtung genau eine, zwei oder mehr Radialdichtungen in jedem Eckbereich des Rotationskolbens umfasst. Die Radialdichtungen sind vorzugsweise jeweils in einem Dichtbolzen im Rotationskolben angeordnet, bevorzugt in einer Nut eines Dichtbolzens im Rotationskolben eingesetzt.
  • Die Anordnung der wenigstens einen Entlüftungsbohrung in radialer Richtung "innerhalb der wenigstens einen Radialdichtung" soll bedeuten, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung, vorzugsweise alle Entlüftungsbohrungen in der/den Seitenwandung(en) der Kolbenkammer in radialer Richtung innerhalb der radial inneren Kanten der Radialdichtungen, bevorzugt innerhalb der Nutgründe der Nuten für die Radialdichtungen in den Dichtbolzen positioniert. Vorzugsweise ist/sind die Entlüftungsbohrung(en) im Wesentlichen vollständig innerhalb der wenigstens einen Radialdichtung bzw. ihres Nutgrundes angeordnet. Ferner ist die wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorzugsweise innerhalb einer Hüllkurve, bevorzugt innerhalb einer inneren Hüllkurve der wenigstens einen Radialdichtung bzw. ihres Nutgrundes positioniert.
  • Die Positionierung der wenigstens einen Entlüftungsbohrung in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen Radialrichtung bedeutet im Ergebnis, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung oder innerhalb der wenigstens einen Radialdichtung liegt, je nachdem welche Position in radialer Richtung weiter innen liegt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die wenigstens eine Entlüftungsbohrung innerhalb eines Winkelsegments, in welchem keine Kühlmittelbohrung in der ersten bzw. zweiten Seitenwandung vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme kann verhindert werden, dass sich die Kühlmittelbohrungen und die Entlüftungsbohrungen in der jeweiligen Seitenwandung der Kolbenkammer gegenseitig stören. Mit anderen Worten wird die wenigstens eine Entlüftungsbohrung in einem Winkelsegment angeordnet, in dem für ihre Ausbildung ausreichend Platz vorhanden ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die wenigstens eine Entlüftungsbohrung innerhalb eines Winkelsegments des kalten Bogens der Kolbenkammer. Unter dem "kalten Bogen" ist das Winkelsegment der Kolbenkammer zu verstehen, in dem sich eine beständig kalte Zone in der im Wesentlichen stationären Temperaturverteilung ausbildet. Auch durch diese Maßnahme kann verhindert werden, dass sich die Entlüftungsbohrungen und etwaige Kühlmaßnahmen der Rotationskolbenmaschine gegenseitig stören.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Rotationskolben wenigstens einen Hohlraum auf, der sich in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung bzw. zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite erstreckt. Durch diesen Hohlraum werden die Zwischenräume zu beiden Stirnseiten des Rotationskolbens miteinander verbunden, sodass die in die Zwischenräume zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer und der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens eindringenden Blowby-Gase in den Hohlraum des Rotationskolbens strömen können. Auf diese Weise kann der durch die Blowby-Gase in den besagten Zwischenräumen aufgebaute Druck abgebaut und zwischen den beiden Stirnseiten des Rotationskolbens ausgeglichen werden.
  • Der "wenigstens eine" Hohlraum im Rotationskolben zwischen den beiden Stirnseiten des Rotationskolbens umfasst genau einen sowie auch zwei oder mehr Hohlräume. Der "Hohlraum" ist allgemein ein beliebiger Hohlraum, der ein Durchströmen durch die Blowby-Gase erlaubt. Der "wenigstens eine Hohlraum" verläuft vorzugsweise im Wesentlichen in axialer Richtung durch den Rotationskolben; er kann aber auch in einem Winkel zur axialen Richtung ausgerichtet sein. Zudem kann der wenigstens eine Hohlraum im Wesentlichen geradlinig oder gekrümmt oder abschnittweise gekrümmt ausgebildet sein. Weiter kann der wenigstens eine Hohlraum einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt (in Bezug auf Form und/oder Größe) oder einen über seine Länge hinweg veränderlichen Querschnitt haben.
  • Im Fall des obigen Rotationskolben mit wenigstens einem Hohlraum ist vorzugsweise nur in einer der ersten und der zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorgesehen. Durch diese Maßnahme ist auch ein Entlüftungskanal nur auf einer Seite des Rotationskolbens im Gehäuse ausreichend. Als Ergebnis kann eine kompakte Bauweise der gesamten Rotationskolbenmaschine erreicht werden. Grundsätzlich sind im Rahmen der Erfindung aber auch Konstruktionen möglich, bei denen an beiden Seitenwandungen der Kolbenkammer jeweils wenigstens eine Entlüftungsbohrung vorgesehen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Rotationskolben im Bereich jedes Arbeitsraums in der ersten Stirnseite in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung bzw. zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung wenigstens eine erste Ausnehmung und in der zweiten Stirnseite in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung bzw. zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung wenigstens eine zweite Ausnehmung auf. Die in die Zwischenräume zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung der Kolbenkammer und der ersten bzw. zweiten Stirnseite des Rotationskolbens eindringenden Blowby-Gase können so in den Ausnehmungen aufgenommen werden, sodass ein durch die Blowby-Gase in den besagten Zwischenräumen aufgebauter Druck abgebaut werden kann.
  • Bei der letztgenannten Ausführungsform sind die wenigstens eine erste Ausnehmung in der ersten Stirnseite des Rotationskolbens und die wenigstens eine zweite Ausnehmung in der zweiten Stirnseite des Rotationskolbens vorzugsweise durch wenigstens eine Durchgangsöffnung miteinander verbunden. Auf diese Weise kann der durch die Blowby-Gase in den besagten Zwischenräumen bzw. in den Ausnehmungen der Rotationskolben-Stirnseiten bewirkte Druck zwischen den beiden Stirnseiten des Rotationskolbens ausgeglichen werden. Durch diese Durchgangsöffnung(en) wird auch hier ein durchgehender Hohlraum in dem Rotationskolben mit den bereits oben beschriebenen Vorteilen geschaffen.
  • Die "wenigstens eine" erste bzw. zweite Ausnehmung in der ersten/zweiten Stirnseite des Rotationskolbens umfasst genau eine sowie auch zwei, drei oder mehr erste bzw. zweite Ausnehmungen. Diese Anordnung der ersten und zweiten Ausnehmungen kann entweder symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Positionierung, die Größe, die Formgebung, die Ausgestaltung und/oder die Anzahl der ersten/zweiten Ausnehmungen gewählt sein.
  • Die "wenigstens eine" Durchgangsöffnung im Rotationskolben zwischen den Ausnehmung zu beiden Stirnseiten des Rotationskolbens umfasst genau eine sowie auch zwei oder mehr Durchgangsöffnungen. Es können mehrere Ausnehmungen durch eine Durchgangsöffnung verbunden werden und es können mehrere Durchgangsöffnungen eine erste mit einer zweiten Ausnehmung verbinden.
  • Die "Durchgangsöffnung" ist allgemein eine beliebige Durchgangsöffnung, die ein Durchströmen durch die Blowby-Gase erlaubt. Die "wenigstens eine Durchgangsöffnung" verläuft vorzugsweise im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen den Ausnehmungen durch den Rotationskolben; sie kann aber auch in einem Winkel zur axialen Richtung ausgerichtet sein. Zudem kann die wenigstens eine Durchgangsöffnung im Wesentlichen geradlinig oder gekrümmt oder abschnittweise gekrümmt ausgebildet sein. Weiter kann die wenigstens eine Durchgangsöffnung einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt (in Bezug auf Form und/oder Größe) oder einen über ihre Länge hinweg veränderlichen Querschnitt haben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Entlüftungsbohrung über wenigstens einen Verbindungskanal mit dem Entlüftungskanal verbunden. Der Verbindungskanal im Gehäuse erlaubt eine Positionierung des Entlüftungskanals mehr oder weniger unabhängig von der Position der Entlüftungsbohrung in der Seitenwandung der Kolbenkammer.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine Entlüftungsbohrung und/oder der wenigstens eine Verbindungskanal in Richtung zum Entlüftungskanal (im Betrieb der Rotationskolbenmaschine) zumindest teilweise ansteigend ausgebildet. Diese Ausrichtung der Entlüftungsbohrung und/oder des Verbindungskanals verbessert das Abströmen der Blowby-Gase aus den Zwischenräumen zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens in den Entlüftungskanal. Ferner kann diese Ausrichtung der Entlüftungsbohrung und/oder des Verbindungskanals eine mehr oder weniger ausgeprägte Ölabscheidewirkung erzielen, sodass weniger Schmiermittel durch die Blowby-Gase in den Entlüftungskanal mitgerissen wird.
  • In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in oder an der wenigstens einen Entlüftungsbohrung und/oder dem wenigstens einen Verbindungskanal wenigstens eine Einrichtung zum Beeinflussen des Öffnungsquerschnitts der Entlüftungsbohrung bzw. des Verbindungskanals vorgesehen. Diese Einrichtung zum Beeinflussen des Öffnungsquerschnitts kann zum Beispiel in Form einer Drossel- oder Blendenvorrichtung ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise ein Druckgefälle zwischen dem Entlüftungskanal einerseits und den Zwischenräumen zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens bzw. den Ausnehmungen oder Hohlräumen im Rotationskolben andererseits eingestellt werden.
  • Die wenigstens eine Entlüftungsbohrung besitzt vorzugsweise einen in konzentrischer Richtung des Rotationskolbens langgestreckten Querschnitt, bevorzugt einen im Wesentlichen nierenförmigen Querschnitt. Diese Ausgestaltung der Entlüftungsbohrung(en) verbessert das Abströmen der Blowby-Gase aus den Zwischenräumen zwischen den Seitenwandungen der Kolbenkammer und den Stirnseiten des Rotationskolbens in den Entlüftungskanal.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Entlüftungskanal im Gehäuse mit einer Ölabscheidungsvorrichtung verbunden.
  • In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Entlüftungskanal mit einer Ölwanne verbunden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein weiterer Verbindungskanal zum Verbinden der Zentralbohrung des Rotationskolbens mit dem Entlüftungskanal vorgesehen. Über diesen weiteren Verbindungskanal können auch die Blowby-Gase, die nicht nur die ersten Seitendichtungen, sondern auch noch die zweiten Seitendichtungen überwinden, aus der Zentralbohrung des Rotationskolbens abgelassen werden.
  • Ferner können der Entlüftungskanal, der Verbindungskanal und/oder der weitere Verbindungskanal zumindest teilweise labyrinthartig ausgebildet sein und/oder zumindest einen Beruhigungsraum aufweisen. Diese Maßnahmen verbessern die Ölabscheidung aus den Blowby-Gasen und ermöglichen somit eine kompaktere Bauweise der Rotationskolbenmaschine.
  • Die vorliegende Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise in einem Stromerzeugungsaggregat, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, einsetzbar, in welchem Fall eine drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle vorgesehen ist, auf welcher der Rotationskolben umläuft und welche mit einem elektromechanischen Energiewandler gekoppelt ist.
  • Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
    • Figur 1
    eine ausschnittweise Längsschnittansicht einer Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung; und
    Figur 2
    eine ausschnittweise Querschnittansicht der Rotationskolben-maschine von Fig. 1.
  • Bezug nehmend auf Fig. 1 und 2 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt, wird die Erfindung dabei am Beispiel eines Kreiskolbenmotors mit einem im Wesentlichen dreieckförmigen Rotationskolben beschrieben.
  • In einem Gehäuse 10 der Rotationskolbenmaschine ist eine Kolbenkammer 12 ausgebildet, die durch eine erste Seitenwandung 14 und eine zweite Seitenwandung 16, die in axialer Richtung (Rechts/Links-Richtung in Fig. 1) voneinander beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, sowie eine diese Seitenwandungen 14 und 16 in axialer Richtung verbindende Umfangswandung 18 begrenzt ist. Die Umfangswandung 18 der Kolbenkammer 12 hat eine trochoidenförmige innere Lauffläche. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wandungen 14, 16, 18 der Kolbenkammer 12 als von dem übrigen Maschinengehäuse 10 separat gefertigte Komponenten vorgesehen.
  • In dem Gehäuse ist eine Antriebswelle 20 mittels Lagervorrichtungen 22, 24 drehbar gelagert. Im Fall des Kreiskolbenmotors hat diese Antriebswelle 20 einen Exzenterabschnitt 26.
  • Diese Exzenterwelle 20 ist mit einem elektromechanischen Energiewandler (nicht dargestellt) gekoppelt, um ein Stromerzeugungsaggregat zu bilden. Bei dem elektromechanischen Energiewandler handelt es sich zum Beispiel um einen Generator, der im Betrieb der Rotationskolbenmaschine die mechanische Rotationsenergie der Exzenterwelle 20 in elektrische Energie umwandelt, um diese dann zum Beispiel in einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Batterie, einen Akkumulator oder dergleichen zu speichern.
  • Mit der in der Energiespeichervorrichtung gespeicherten Energie kann dann zum Beispiel ein Elektromotor betrieben werden, der zumindest ein Rad eines Kraftfahrzeuges antreibt. Das Stromerzeugungsaggregat mit dem Kreiskolbenmotor und dem Generator dient in diesem Fall als so genannter Range-Extender, der die Batterie des elektrischen betriebenen Kraftfahrzeugs bei Bedarf wieder auflädt und so die Reichweite des Kraftfahrzeugs vergrößert.
  • Zurück zu Fig. 1 ist in der Kolbenkammer 12 ein Rotationskolben 28 angeordnet, der auf dem Exzenterabschnitt 26 sitzend um die Antriebswelle 20 umläuft, wobei zwischen dem Exzenterabschnitt 26 der Antriebswelle 20 und dem Rotationskolben 28 eine Lagervorrichtung 33 zum Beispiel in Form eines Nadellagers vorgesehen ist.
  • Der Rotationskolben 28 ist im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet, sodass zwischen seiner Umfangsfläche 31 und der Umfangswandung 18 der Kolbenkammer 12 drei Arbeitskammern 34 gebildet werden. In diesen drei Arbeitskammern 34 laufen in bekannter Weise die vier Arbeitstakte des Kreiskolbenmotors ab, um den Rotationskolben zu drehen.
  • Der Rotationskolben 28 hat eine erste Stirnseite 29 (links in Fig. 1), die einer Innenseite 15 der ersten Seitenwandung 14 der Kolbenkammer 12 zugewandt ist, und eine zweite Stirnseite 30 (rechts in Fig. 1), die einer Innenseite 17 der zweiten Seitenwandung 16 der Kolbenkammer 12 zugewandt ist. Ferner weist der Rotationskolben 28 eine Zentralbohrung 32 auf, durch welche die Antriebswelle 20 hindurch geführt ist. Diese Zentralbohrung 32 des Rotationskolbens 28 ist mit einer Innenverzahnung ausgebildet, welche mit einem Zahnrad 35 in Eingriff steht, das koaxial zur Exzenterwelle 20 drehfest am Gehäuse 10 angebracht ist. Durch das Zahnrad 35 wird die Bewegung des Rotationskolbens 28 im Gehäuse 10 gesteuert.
  • Die Zentralbohrung 32 des Rotationskolbens 28 bildet ein Volumen, das mit einem Ölkreislauf in Verbindung steht und während des Betriebs des Kreiskolbenmotors mittels einer Ölpumpe mit Schmieröl versorgt wird. Dieses Schmieröl dient der Schmierung der Lagerstellen 22, 24, 26 der Exzenterwelle 20 im Gehäuse 10 und des Rotationskolbens 28 auf der Exzenterwelle 20.
  • In den drei Ecken des Rotationskolbens 28 sind in bekannter Weise Radialdichtungen 58 vorgesehen, um die drei Arbeitskammern 34 gegeneinander abzudichten. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind diese Radialdichtungen 58 im Wesentlichen leistenförmig ausgebildet und in entsprechend ausgebildeten Nuten 57 in Dichtbolzen 56 befestigt. Die Dichtbolzen 56 erstrecken sich jeweils in einem Eckbereich im Wesentlichen in axialer Richtung durch den Rotationskolben 28. Außerdem werden sie vorzugsweise von den angrenzenden ersten Seitendichtungen 36, 37 an der ersten bzw. zweiten Stirnseite 29, 30 des Rotationskolbens 28 kontaktiert.
  • Des Weiteren sind in den Zwischenräumen zwischen den Seitenwandungen 14, 16 der Kolbenkammer 12 und den Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 mehrere Dichtungen 36-41 vorgesehen, um diese Zwischenräume einerseits gegen das Eindringen von Blowby-Gasen aus den Arbeitskammern 34 und andererseits gegen das Eindringen von Schmieröl aus der Zentralbohrung 32 des Rotationskolbens 28 abdichten.
  • Genauer sind eine erste Seitendichtung 36 an der ersten Stirnseite 29 des Rotationskolbens 28 zum Abdichten des Zwischenraums gegen die Arbeitsräume 34 und eine erste Seitendichtung 37 an der zweiten Stirnseite 30 des Rotationskolbens 28 zum Abdichten des Zwischenraums gegen die Arbeitsräume 34 angebracht. Diese beiden ersten Seitendichtungen 36, 37 sind vorzugsweise gegen die jeweilige Seitenwandung 14, 16 der Kolbenkammer 12 elastisch vorgespannt.
  • Ferner sind zwei in radialer Richtung voneinander beabstandete zweite Seitendichtungen 38, 40 an der ersten Stirnseite 29 des Rotationskolbens 28 zum Abdichten des Zwischenraums gegen die Zentralbohrung 32 und zwei in radialer Richtung voneinander beabstandete zweite Seitendichtungen 39, 41 an der zweiten Stirnseite 30 des Rotationskolbens 28 zum Abdichten des Zwischenraums gegen die Zentralbohrung 32 angebracht. Auch diese zweiten Seitendichtungen 38, 39, 40, 41 sind vorzugsweise gegen die jeweilige Seitenwandung 14, 16 der Kolbenkammer 12 elastisch vorgespannt. Die paarweise vorgesehenen zweiten Seitendichtungen 38, 40 und 39, 41 werden auch als Öldichtungen oder Kratzringe bezeichnet.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in der ersten Stirnseite 29 des Rotationskolbens 28 in radialer Richtung zwischen der ersten Seitendichtung 36 und der radial äußersten zweiten Seitendichtung 38 eine erste Ausnehmung 42 vorgesehen. In analoger Weise ist in der zweiten Stirnseite 30 des Rotationskolbens 28 in radialer Richtung zwischen der ersten Seitendichtung 37 und der radial äußersten zweiten Seitendichtung 39 eine zweite Ausnehmung 44 vorgesehen. Diese beiden Ausnehmungen 42, 44 in den Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 sind außerdem über eine Durchgangsöffnung 43 miteinander verbunden.
  • Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion mit zwei Ausnehmungen 32, 44 in den beiden Stirnseiten 29, 30 und einer Durchgangsöffnung 43 dazwischen kann der Rotationskolben 28 auch mit einem durchgehenden Hohlraum ausgebildet sein, der die zwei Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 in radialer Richtung zwischen den ersten und den zweiten Seitendichtungen 36, 37 und 38, 39 direkt miteinander verbindet.
  • Wenn im Betrieb der Rotationskolbenmaschine Blowby-Gase aus den Arbeitsräumen 34 in der Kolbenkammer 12 trotz der ersten Seitendichtungen 36, 37 in die Zwischenräume zwischen den Seitenwandungen 14, 16 der Kolbenkammer 12 und den Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 eindringen, so können diese in den Ausnehmungen 42, 44 aufgenommen werden. Aufgrund des Volumens der Ausnehmungen 42, 44 wird der durch die Blowby-Gase in den Zwischenräumen bewirkte Druck abgebaut bzw. verringert. Durch die Durchgangsöffnung 43 zwischen den beiden Ausnehmungen 42, 44 wird zudem ein Druckausgleich zwischen der ersten Stirnseite 29 und der zweiten Stirnseite 30 des Rotationskolbens 28 erreicht.
  • Weiter ist in Fig. 1 erkennbar, dass in der ersten Seitenwandung 14 der Kolbenkammer 12 eine Entlüftungsbohrung 46 ausgebildet ist. Diese Entlüftungsbohrung 46 ist an einer Stelle vorgesehen, die in radialer Richtung zwischen der ersten Seitendichtung 36 und der radial äußeren zweiten Seitendichtung 38 zum Zeitpunkt der Zündung liegt. Auf diese Weise können die Blowby-Gase, welche die ersten Seitendichtungen 36, 37 an dem Rotationskolben 28 aufgrund des hohen Drucks im jeweiligen Arbeitsraum 34 nach der Zündung überwinden und in die Zwischenräume eindringen, durch die Entlüftungsbohrung 46 in der ersten Seitenwandung 14 abgelassen werden.
  • Genauer ist die Entlüftungsbohrung 46 in radialer Richtung innerhalb einer inneren Hüllkurve der ersten Seitendichtung 37 (über einen vollständigen Umlauf des Rotationskolbens 28) und außerhalb einer äußeren Hüllkurve der radial äußeren zweiten Seitendichtung 39 an der zweiten Stirnseite 30 des Rotationskolbens 28 positioniert. Zudem ist die Entlüftungsbohrung 46 in radialer Richtung auch innerhalb einer inneren Hüllkurve der Nutzgründe 57 für die Radialdichtungen 58 in den Dichtbolzen 56.
  • Durch die beschriebene Auswahl der Position der Entlüftungsbohrung 46 in der ersten Seitenwandung 14 der Kolbenkammer 12 kann sichergestellt werden, dass diese Entlüftungsbohrung 46 in allen Betriebsstellungen des Rotationskolbens 28 mit dem Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Stirnseite 29 des Rotationskolbens 28 und der Seitenwandung 14, in dem sich Blowby-Gase sammeln können, verbunden ist und zugleich nie mit einem der Arbeitsräume 34 direkt in Fluidverbindung steht.
  • Obwohl nicht dargestellt, sind in den Seitenwandungen 14 und 16 der Kolbenkammer im Bereich des so genannten heißen Bogens mehrere Kühlmittelbohrungen zur Kühlung der Rotationskolbenmaschine ausgebildet. Aus diesem Grund ist die Entlüftungsbohrung 46 bevorzugt im Winkelsegment des so genannten kalten Bogens der Kolbenkammer 12, in dem keine Kühlmittelbohrungen in den Seitenwandungen 14, 16 ausgebildet sind, vorgesehen.
  • Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Ablassens der Blowby-Gase durch die Entlüftungsbohrung 46 hat diese vorzugsweise einen in konzentrischer Richtung im Wesentlichen nierenförmigen Querschnitt.
  • Die Entlüftungsbohrung 46 in der ersten Seitenwandung 14 ist über einen Verbindungskanal 48 mit einem Entlüftungskanal 50 in dem Gehäuse 10 verbunden, über den die Blowby-Gase aus dem Gehäuse 10 abgeführt werden. Der Entlüftungskanal 50 ist dabei mit einer Ölabscheidevorrichtung 52 verbunden, um von den Blowby-Gasen mitgerissene Schmieröle möglichst vollständig abzuscheiden. Die abgeschiedenen Öle werden über einen Ablaufkanal (nicht dargestellt) einer Ölwanne (nicht dargestellt) zugeführt, die mit dem Schmierölkreislauf der Rotationskolbenmaschine verbunden ist. Durch die Aufnahme des abgeschiedenen Schmieröls in der Ölwanne steht dieses Schmieröl wieder dem Schmierölkreislauf zur Verfügung. Als Ergebnis kann der Schmierölbedarf für den Betrieb der Rotationskolbenmaschine gering gehalten werden.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Verbindungskanal 48 zwischen der Entlüftungsbohrung 46 in der ersten Seitenwandung 14 der Kolbenkammer 12 und dem Entlüftungskanal 50 im Gehäuse 10 in Strömungsrichtung der Blowby-Gase ansteigend ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Entlüftungsbohrung 46 selbst mit einer solchen Steigung versehen sein. Ferner können die Entlüftungsbohrung 46 und/oder der Verbindungskanal 48 mit einer Drossel- oder Blendenvorrichtung ausgestattet sein, um den Querschnitt des Strömungskanals gezielt zu beeinflussen. Durch die vorgenannten Maßnahmen können von den Blowby-Gasen mitgeführte Schmieröle oder dergleichen mehr oder weniger bereits an diesen Stellen abgeschieden werden.
  • Schließlich ist auch die Zentralbohrung 32 des Rotationskolbens 28 über einen weiteren Verbindungskanal 54 mit dem Entlüftungskanal 50 im Gehäuse 10 verbunden. Auf diese Weise können auch die üblicherweise relativen geringen Mengen an Blowby-Gasen, die auch die zweiten Seitendichtungen 38-41 zwischen den Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 und den Seitenwandungen 14, 16 der Kolbenkammer 12 überwinden und in die Zentralbohrung 32 des Rotationskolbens 28 gelangen, abgeführt werden. Auch dieser weitere Verbindungskanal 54 ist in Strömungsrichtung der Blowby-Gase ansteigend ausgebildet. Hierdurch kann eine Abscheiderate des Schmieröls aus den Blowby-Gasen aus der Zentralbohrung 32 vergrößert werden.
  • Obwohl nicht dargestellt, weisen der Entlüftungskanal 50, der Verbindungskanal 48 und/oder der weitere Verbindungskanal 54 labyrinthartige Abschnitte und/oder zumindest einen Beruhigungsraum auf. Diese Maßnahmen verbessern die Ölabscheidung aus den Blowby-Gasen bereits im Gehäuse 10 und ermöglichen eine kompaktere Bauweise der Rotationskolbenmaschine bzw. eine kleinere Ölabscheidevorrichtung 52 am stromabwärtigen Ende des Entlüftungskanals 50.
  • Die kompakte Bauweise der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Kreiskolbenmotors enthält nur einen gemeinsamen Entlüftungskanal 50 auf der Seite der ersten Seitenwandung 14 der Kolbenkammer 12 im Gehäuse 10. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zu beiden Seiten der Kolbenkammer 12 Entlüftungskanäle 50 vorzusehen, durch welche die Blowby-Gase auf beiden Stirnseiten 29, 30 des Rotationskolbens 28 abgeführt werden können.
  • Durch die Ausgestaltung der Querschnittsformen und -größen der Verbindungskanäle 48, 54 zum Entlüftungskanal 50 lassen sich die Druckgefälle zwischen den Ausnehmungen 42, 44, der Zentralbohrung 32 und dem Entlüftungskanal 50 in gewünschter Weise einstellen.

Claims (18)

  1. Rotationskolbenmaschine, insbesondere Kreiskolbenmotor, welche bzw. welcher insbesondere als Range-Extender für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug einsetzbar ist, mit
    einem Gehäuse (10);
    einer durch eine erste Seitenwandung (14), eine zweite Seitenwandung (16) und eine die Seitenwandungen verbindende Umfangswandung (18) in dem Gehäuse (10) gebildeten Kolbenkammer (12);
    einem drehbar in der Kolbenkammer (12) angeordneten Rotationskolben (28) mit einer ersten Stirnseite (29) und einer zweiten Stirnseite (30),
    wobei die erste Stirnseite (29) des Rotationskolbens (28) einer Innenseite (15) der ersten Seitenwandung (14) der Kolbenkammer (12) zugewandt ist und die zweite Stirnseite (30) des Rotationskolbens (28) einer Innenseite (17) der zweiten Seitenwandung (16) der Kolbenkammer (12) zugewandt ist und wobei zwischen einer Umfangsfläche (31) des Rotationskolbens (28) und der Umfangswandung (18) der Kolbenkammer (12) wenigstens zwei Arbeitsräume (34) gebildet sind; und
    wenigstens einer ersten Seitendichtung (36, 37) an der ersten und der zweiten Stirnseite (29, 30) des Rotationskolbens (28) zum Abdichten von Zwischenräumen zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung (14, 16) der Kolbenkammer (12) und der ersten bzw. zweiten Stirnseite (29, 30) des Rotationskolbens (28) gegen die Arbeitsräume (34);
    wobei in der ersten und/oder der zweiten Seitenwandung (14, 16) der Kolbenkammer (12) wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) vorgesehen ist, die mit wenigstens einem Entlüftungskanal (50) in dem Gehäuse (10) verbunden ist,
    der Rotationskolben (28) eine Zentralbohrung (32) aufweist und
    wenigstens eine zweite Seitendichtung (38, 39, 40, 41) an der ersten und
    der zweiten Stirnseite (29, 30) des Rotationskolbens (28) zum Abdichten der Zwischenräume zwischen der ersten bzw. zweiten Seitenwandung (14, 16) der Kolbenkammer (12) und der ersten bzw. zweiten Stirnseite (29, 30) des Rotationskolbens (28) gegen die Zentralbohrung (32) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine zweite Seitendichtung (38, 39, 40, 41) in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36, 37) angeordnet ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) an einer Stelle vorgesehen ist, die in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36, 37) und außerhalb der wenigstens einen zweiten Seitendichtung (38, 39, 40, 41) liegt.
  2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolben (28) an seiner Umfangsfläche (31) wenigstens eine in Richtung zur Umfangswandung (18) der Kolbenkammer (12) ragende Radial- dichtung (58) aufweist; und die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen Radialdichtung (58) liegt.
  3. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) innerhalb eines Winkelsegments liegt, in welchem keine Kühlmittelbohrung in der ersten bzw. zweiten Seitenwandung (14, 16) vorgesehen ist.
  4. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) innerhalb eines Winkelsegments des kalten Bogens der Kolbenkammer (12) liegt.
  5. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolben (28) wenigstens einen Hohlraum (42, 43, 44) aufweist, der sich in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36) oder zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36, 37) und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung (38, 39, 40, 41) von der ersten Stirnseite (29) zur zweiten Stirnseite (30) erstreckt.
  6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur in einer (14) der ersten und der zweiten Seitenwandung (14, 16) der Kolbenkammer (12) wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) vorgesehen ist.
  7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolben (28) im Bereich jedes Arbeitsraums (34) in der ersten Stirnseite (29) in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36) oder zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36) und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung (38, 40) wenigstens eine erste Ausnehmung (42) aufweist und in der zweiten Stirnseite (30) in radialer Richtung innerhalb der wenigstens einen ersten Seitendichtung (36) oder zwischen der wenigstens einen ersten Seitendichtung (37) und der wenigstens einen zweiten Seitendichtung (39, 41) wenigstens eine zweite Ausnehmung (44) aufweist.
  8. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) über wenigstens einen Verbindungskanal (48) mit dem Entlüftungskanal (50) verbunden ist.
  9. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Entlüftungsbohrung (46) und/oder der wenigstens eine Verbindungskanal (48) in Richtung zum Entlüftungskanal (50) zumindest teilweise ansteigend ausgebildet sind.
  10. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der wenigstens einen Entlüftungsbohrung (46) und/oder dem wenigstens einen Verbindungskanal (48) wenigstens eine Einrichtung zum Beeinflussen des Öffnungsquerschnitts der Entlüftungsbohrung bzw. des Verbindungskanals vorgesehen ist.
  11. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (46) einen in konzentrischer Richtung des Rotationskolbens (28) langgestreckten Querschnitt besitzt.
  12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (46) einen im Wesentlichen nierenförmigen Querschnitt besitzt.
  13. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (50) mit einer Ölabscheidungsvorrichtung (52) verbunden ist.
  14. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (50) mit einer Ölwanne verbunden ist.
  15. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Verbindungskanal (54) zum Verbinden der Zentralbohrung (32) des Rotationskolbens (28) mit dem Entlüftungskanal (50) vorgesehen ist.
  16. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (50), der Verbindungskanal (48) und/oder der weitere Verbindungskanal (54) zumindest teilweise labyrinthartig ausgebildet sind.
  17. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (50), der Verbindungskanal (48) und/oder der weitere Verbindungskanal (54) zumindest einen Beruhigungsraum aufweisen.
  18. Stromerzeugungsaggregat, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine drehbar in dem Gehäuse (10) gelagerte Welle (20) vorgesehen ist, auf welcher der Rotationskolben (28) umläuft und welche mit einem elektromechanischen Energiewandler gekoppelt ist.
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