EP0290864A2

EP0290864A2 - Innenachsige Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: EP0290864A2
Application number: EP88106729A
Authority: EP
Inventors: Arno Förster; Gerhard Oberholz; Christiane Römuss
Original assignee: Siemens Turbomachinery Equipment GmbH; Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1988-11-17
Anticipated expiration: 2008-04-27
Also published as: JPS64303A; DE3865516D1; CN1010793B; CN1030961A; US4943213A; EP0290864A3; CS324988A3; DE3716083A1; ATE68557T1; EP0290864B1; BR8802326A; YU92188A

Abstract

Eine innenachsige Drehkolbenmaschine enthält in einem Gehäuse (2) einen Außenrotor (26), mit welchem ein Innenrotor (8), welcher n Eingriffsteile (9) aufweist, in Kämmeingriff steht, wobei zwischen Eingriffsteilen (34) des Außenrotors (26) n + 1 Ausnehmungen vorhanden sind. Der Innenrotor (8) und Außenrotor (26) drehen mit einem Drehzahlverhältnis von (n + 1) : n gleichförmig. Es besteht eine zahnflankenartige Berührung zwischen inneren Seitenflächen des Außenrotors (26) und Seitenflächen des Innenrotors (8) wobei Arbeitsräume (66) gebildet werden, die sich an Ein- und Auslaßöffnungen (63, 64) des Gehäuses (2) vorbeibewegen. Die Drehkolbenmaschine soll dahingehend weitergebildet werden, daß bei einfacher Konstruktion eine kostengünstige Fertigung erzielt werden kann. Zur Lösung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse (2) antriebsseitig einen einstückig angeformten Boden (4) aufweist und topfförmig ausgebildet ist. Der Boden (4) weist, insbesondere an einem sich axial in das Ende des Außenrotors (6) erstreckenden Ring (28), eine Außenfläche für ein Lager (30) des Außenrotors (26) auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine innenachsige Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem von einem Gehäuse umschlossenen Außenrotor mit zwischen Eingriffsteilen angeordneten n + 1 Ausnehmungen und einem Innenrotor mit n Eingriffsteilen, die sich bei zahnflankenartiger Berührung zwischen inneren Seitenflächen des Außenrotors und Seitenflächen des Innenrotors mit einem Drehzahlverhältnis von (n + 1) : n gleichförmig drehen, wobei in den Ausnehmungen des Außenrotors Arbeitsräume gebildet werden, die sich an Ein- und Auslaßöffnungen des Gehäuses vorbei bewegen.
Eine derartige innenachsige Drehkolbenmaschine ist aus der US-PS 47 14 417 bekannt und gelangt insbesondere als Kompressor zur Aufladung von Kraftfahrzeugmotoren zum Einsatz. Das Gehäuse besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil, der einen Zuströmkanal und einen Abströmkanal aufweist und an den axialen Enden jeweils mittels eines Gehäusedeckels abgeschlossen ist. Der Innenrotor und der Außenrotor sind um parallel versetzte Achsen drehbar, wobei das Drehzahlverhältnis dem Verhältnis aus der Anzahl der Ausnehmungen des Außenrotors zu der Anzahl der von der Achse des Innenrotors sich nach außen erstreckenden Eingriffsteilen entspricht. Hierzu ist ein Getriebe vorgesehen, das einerseits ein auf der Welle des Innenrotors befestigtes Ritzel aufweist, welches mit einem dem Außenrotor zugeordneten innenverzahntes Rad kämmt. Eine solche Getriebeverbindung empfiehlt sich, um eine optimale Spaltdichtung zwischen den beiden Rotoren zu erhalten und Verschleiß zu vermeiden, obgleich grundsätzlich die zahnflankenartige Berührung zwischen den einander zugeordneten Flächen der beiden Rotoren die zusätzliche Zahnradverbindung entbehrlich machen kann. Die Welle des Innenrotors und ferner der Außenrotor sind mittels geeigneten Lagern, zweckmäßig Wälzlagern, in den Deckeln des Gehäuses gelagert. Der Außenrotor weist innere Seitenflächen auf, welche radial innenliegende Eckbereiche bilden, welche die Kurvenerzeugende für äußere Umfangsflächen des Innenrotors sind. Ferner weist der Innenrotor Eckbereiche auf, welche die Kurvenerzeugenden der genannten Seitenflächen des Außenrotors darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die innenachsige Drehkolbenmaschine der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei einfacher Konstruktion eine kostengünstige Fertigung erzielt werden kann. Die Drehkolbenmaschine soll unter Berücksichtung von zulässigen Fertigungstoleranzen auch und gerade bei Serienfertigung in großen Stückzahlen eine hohe Funktionssicherheit und lange Lebensdauer aufweisen. Die Anzahl, insbesondere der in den Toleranzen aufeinander abzustimmenden, Bauteile soll reduziert werden und das zugrunde liegende kinematische Prinzip soll bei geringem Platz- und Gewichtsbedarf realisiert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch, daß das Gehäuse antriebsseitig einen einstückig angeformten Boden aufweist und topfförmig ausgebildet ist und daß der Boden, insbesondere an einem axial sich in das Ende des Außenrotors erstreckenden Ring, eine Außenfläche für ein Lager des Außenrotos aufweist.
Die vorgeschlagene Drehkolbenmaschine zeichnet sich durch eine zweckmäßige Konstruktion aus und kann in der Serie in hohen Stückzahlen zuverlässig gefertigt werden. Die Ausbildung des Gehäuses als Topfgehäuse und die unmittelbare Lagerung des Außenrotors im Boden des Topfgehäuses gewährleistet eine exakte Zuordnung der Lagerstelle des Außenrotors zur Innenfläche des Gehäuses. Die bei mehrteiliger Ausbildung erforderlichen Bearbeitungsflächen und deren Fertigungstoleranzen entfallen. Der Arbeits- und Montageaufwand wird nicht unerheblich reduziert und eine hohe Genauigkeit kann auch bei Fertigung in hohen Stückzahlen zuverlässig sichergestellt werden. Der Boden des Gehäuses weist einen einteilig ausgebildeten und axial nach innen zum Innenrotor sich erstreckenden Ring auf, auf dessen Außenfläche das Lager für den Außenrotor angeordnet ist. Aufgrund der einteiligen Ausbildung wird eine definierte Zuordnung der Rotorlagerung und folglich des Außenrotors zur Innenfläche des Gehäuses sichergestellt. Insgesamt werden wenige Einzelteile benötigt, zumal auch Schrauben oder andere Verbindungselemente insoweit entbehrlich sind.
Zweckmäßig ist auch das Lager für die Welle des Innenrotors in den Boden des Gehäuses integriert, wodurch gleichfalls eine exakte geometrische Zuordnung des Innenrotors sowohl zum Außenrotor als auch zum Gehäuse gewährleistet wird. Das genannte Lager des Innenrotors ist im Rahmen dieser Erfindung axial beabstandet zum Lager des Außenrotors angeordnet, so daß letzteres mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser ausgebildet werden kann, wodurch in einfacher Weise eine Reduzierung der Umgangsgeschwindigkeit im Lager erreicht wird.
In einer besonderen Weiterbildung ist das Lager des Innenrotors in einem einteilig mit dem Gehäuse ausgebildeten Ansatz und ferner mit diesem innerhalb einer Riemenscheibe oder dergl. angeordnet, welche mit der Welle drehfest verbunden ist. Wird über die Scheibe ein Drehmoment, beispielsweise mittels Riemenzug, auf die Welle gegeben, so wird ein Biegemoment auf die Welle und das Lager praktisch vermieden, da das Lager des Innenrotors im wesentlichen in der gleichen Radial ebene wie die Drehmomenteinleitung liegt.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist zwischen einem Getrieberaum, in welchem das zur Antriebsverbindung zwischen Innenrotor und Außenrotor vorgesehene Getriebe angeordnet ist, und dem Saugstutzen eine Leitung zwecks Druckausgleich vorgesehen. Diese Leitung kann extern außerhalb des Gehäuses angeordnet sein oder insbesondere als Längsbohrung in das Gehäuse integriert sein. Aufgrund dieser Verbindungsleitung wird ein Druckaufbau im Getrieberaum verhindert, so daß das im Getrieberaum zwecks Schmierung der Zahnflanken erforderliche Schmiermittel nicht in die Arbeitsräume gedrückt werden kann. Die hieraus resultierenden Vorteile für Lebensdauer und Funktionssicherheit liegen auf der Hand.
Bei Drehkolbenmaschinen der genannten Art kann die stirnseitige Abdichtung der Arbeitsräume mittels Kolbenringen erfolgen. In den einzelnen Arbeitsräumen ist entsprechend der momentanen Drehstellung der beiden Rotoren der momentane Druck verschieden, so daß die Kolbenringe über den Umfang ungleichförmig belastet werden und an Abdichtwirkung verlieren. Um derartige Schwierigkeiten zu vermeiden, ist in einer besonderen Ausgestaltung zwischen den Arbeitsräumen und dem Kolbenring eine Ringnut vorgesehen. Zweckmäßig ist jedem der im Bereich der axialen Enden des Außenrotors vorgesehenen Kolbenringe eine solche Ringnut zugeordnet. Diese Ringnuten weisen in axialer Richtung einen Abstand zu den Arbeitsräumen auf, so daß einerseits der Druckausgleich ermöglicht wird und andererseits aufgrund des erfindungsgemäß schmalen Ringspaltes zwischen Außenrotor und Innenfläche des Gehäuses eine unzulässig hohe Leckströmung vermieden wird.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist mit dem Gehäusedeckel ein den Getrieberaum abschließender Abschlußdeckel verbunden, der eine Öffnung des Gehäusedeckels verschließt. Das Getriebe ist in dem Gehäusedeckel angeordnet, welcher das erfindungsgemäß topfförmige Gehäuse abschließt. Durch Abnahme des Abschlußdeckels ist das Getriebe zwecks Wartung liecht zugäng lich ohne daß die Rotoren ausgebaut werden müssen. Ferner bleibt das mit der Welle des Innenrotors zweckmäßigerweise reibschlüssig verbundene Ritzel des Getriebes im montierten Zustand der Rotoren zugänglich. Der Gehäusedeckel oder gar Rotorlager müssen nicht entfernt werden, um zur exakten Einstellung des Zahnflankenspieles die Drehstellung des Ritzels bezüglich des Innenrotors zu verändern. Nach Abnahme des Abschlußdeckels und Lösen der Verbindung des Ritzels mit der Welle, kann das Ritzel ohne weiteres auf der Welle etwas verdreht werden, um die erforderliche Drehwinkeleinstellung zu erhalten. Bedarfsweise kann durch den Abschlußdeckel auch die Welle herausgeführt sein, um beispielsweise eine Lichtmaschine oder ein anderes Aggregat an die Welle des Innenrotors anzukoppeln. Um eine funktionssichere Schmierung zu gewährleisten ist im Getrieberaum am Innenrotor und/oder am Außenrotor ein Schleuderblech angeordnet. Mittels derartiger Schleuderbleche wird das Schmiermittel zu dem Zahnkranz des Außenrotors bzw. zum Ritzel gefördert.
Schließlich ist in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Druckstutzen und dem Saugstutzen ein Umluftventil angeordnet, das in bestimmten Betriebszuständen eine Regelung durch Rückführung der Luft vom Druckstutzen zum Saugstutzen ermöglicht. Dieses Ventil kann zur Ladedruckregelung dienen und zweckmäßig in Kombination ferner zur Teillastregelung vorgesehen sein. Ein derartiges Ventil löst die Aufgabe einerseits eine Verbrauchsreduzierung im Teillastbereich durch eine Teillastregelung und andererseits eine Ladedruckbegrenzung im Vollastbereich durch Ladedruckregelung zu erhalten. Dieses Ventil wird zweckmäßig bei der vorstehend beschriebenen Drehkolbenmaschine gemäß der eingangs erläuterten US-PS 47 14 417 vorgesehen. Ferner kann das in zweckmäßiger Weise kombinierte Ventil auch bei anderen Motoren, und zwar insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren zur Aufladung vorgesehen werden. Der von der Maschine geförderte Luftmassenstrom wird bedarfsweise ganz oder teilweise der Saugseite zugeführt, wobei die beiden Ventilkomponenten zweckmäigerweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden.
Im Leerlaufbetrieb das mit der Drehkolbenmaschine aufzuladenden Motors ist das zur Teillastregelung vorgesehene Ventil geöffnet und der Motor arbeitet im Saugbetrieb. Mit zunehmender Belastung erfolgt in einem vorgebbaren Bereich ein zweckmäßig kontinuierliches Schließen des Teillastventils und der Motor wird mittels der Drehkolbenmaschine in der erforderlichen Weise aufgeladen. Im Vollastbereich öffnet bei Erreichen eines einstellbaren maximalen Ladedrucks das für die Ladedruckregelung vorgesehene Ventil. Bei Reduzierung der Belastung laufen diese Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Durch Integration des Ventilgehäuses in das Gehäuse wird eine funktionssichere Konstruktion gewährleistet sowie der benötigte Einbauraum unwesentlich vergrößert, wobei der Bearbeitungsaufwand verringert wird. Das Umluftventil ist in einem Deckel angeordnet, der mit dem Gehäuse dicht verbunden ist und vorteilhaft die Ventilführung sowie die Rückführleitung aufweist. Das vorgeschlagene Ventil erfordert einen geringen Platz- und Gewichtsbedarf, was vor allem bei Kraftfahrzeugmotoren von besonderer Bedeutung ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen axialen Schnitt durch die Drehkolbenmaschine mit topfförmigen Gehäuse,
Fig. 2 einen Schnitt entlang Schnittlinie II,
Fig. 3 vergrößert den Ausschnitt III gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Schnittlinie IV gemäß Figur 1 durch eine besondere Ausgestaltung mit einem Ventil zwischen Saug- und Druckkanal,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein im Prinzip dargestelltes Ventil, das sowohl zur Teillast- als auch Ladedruckregelung ausgebildet ist.

Figur 1 zeigt in einem axialen Längsschnitt die innenachsige Drehkolbenmaschine mit einem topfförmigen Gehäuse 2, das einen Boden 4 aufweist und am anderen axialen Ende mit einem einzigen Gehäusedeckel 6 abgeschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein Innenrotor 8 angeordnet, der um eine Achse 10 mittels einer Welle 12 drehbar gelagert ist, die durch den Boden 4 herausgeführt ist. Zur Lagerung des Innenrotors 8 ist in einem Ansatz 14 des Bodens 4 ein Lager 16 angeordnet, das zweckmäßig als ein kombiniertes Axial-Radiallager ausgebildet ist. Auf der anderen Seite des Innenrotors 8 ist im Gehäusedeckel 6 ein zweites Lager 18 angeordnet, welches bevorzugt als ein Nadellager ausgebildet ist. Das im Ansatz 14 vorgesehene Lager 16 ist von einer topfartig ausgebildeten Riemenscheibe 20 umgeben, die im wesentlichen in der gleichen Radialebene wie das genannte Lager 16 liegt und mit der Welle 12 drehfest verbunden ist. Beim Antrieb des Innenrotors 8 mittels eines Riemenzuges wird folglich ein auf die Welle 12 und das Lager 16 einwirkendes Biegemoment praktisch vermieden. Der Innenrotor 8 kann aus Kunststoff oder aus Leichtmetall bestehen und ist, insbesondere durch Verbundguß, direkt mit der Welle 12 verbunden. Diese einstückige Bauweise gewährleistet eine nicht unerhebliche Montagevereinfachung. Die Festlegung des Lagers 16 und der Riemenscheibe 20 auf der Welle 12 erfolgt mittels einer auf einem Gewinde am Wellenende aufgeschraubten Mutter 22, wobei mittels einer Distanzhülse 24 die Abstützung am Innenrotor 8 erfolgt.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist ferner ein Außenrotor 26 angeordnet, wobei mit dem Innenrotor 8 in bekannter Weise Arbeitsräume gebildet werden. Die insoweit maßgebenden Prinzipien und die Funktionsweise ergeben sich aus der eingangs genannten US-PS 47 14 417, auf welche hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Boden 4 des Gehäuses 2 weist einen sich axial in das Ende des Außenrotors 26 erstreckenden Ring 28 auf, auf dessen Außenflächen das Lager 30 des Außenrotors 26 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform weist der Außenrotor 26 drei über den Umfang verteilte Eingriffsteile 34 auf, welche einstückig mit einer Rotorscheibe 36 ausgebildet sind. Wesentlich ist ferner die axial beabstandete Anordnung des Lagers 30 in dem Ring 28 bezüglich des Lagers 16 vom Innenrotor 8, so daß das Lager 30 des Außenrotors 26 einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweist.
Am anderen axialen Ende weist der Außenrotor 26 einen Ring 38 auf, welcher mit den Eingriffsteilen 34 mittels Schrauben 40 verbunden ist. Das zweite Lager 32 für den Außenrotor 26 ist erfindungsgemäß innerhalb des Rotorringes 38 auf dem Gehäusedeckel 6 angeordnet. Mittels der gleichen Schrauben 40 ist zweckmäßig ein innenverzahntes Rad 42 mit dem Außenrotor 26 verbunden. Das innenverzahnte Rad 42 kämmt mit einem auf der Welle 12 des Innenrotors 8 reibschlüssig angeordneten Ritzel 44. Das Ritzel 44 ist mittels einer Mutter 46 über eine Lagerhülse 48 gegen einen Wellenbund 50 verspannt. Das Flankenspiel des Getriebes und die Drehwinkellage von Innenrotor 8 und Außenrotor 26 können aufgrund dieser besonderen Anordnung ohne Schwiergkeiten eingestellt werden. Der Getrieberaum 52 ist mittels eines in einer Öffnung 53 im Gehäusedeckel 6 befestigten Abschlußdeckels 54 abgeschlossen. Durch Abnahme des Abschlußdeckels ist der Getrieberaum 52 jederzeit ohne weiteres zugänglich, um Wartungs- oder Einstellmaßnahmen durchzuführen. Wesentlich ist hierbei, daß aufgrund der vorgeschlagenen Integration und Anordnung des Getriebes sowie Ausbildung von Gehäusedeckel 6 und Abschlußdeckel 54 eine gute Zugänglichkeit und Servicefreundlichkeit bei einfacher Konstruktion erreicht wird.
Im Getrieberaum 52 sind ein mit dem Innenrotor 8 verbundenes Schleuderblech 56 sowie ein mit dem Außenrotor 26 verbundenes Schleuderblech 58 vorgesehen, mittels welchen die Schmiermittelversorgung in zuverlässiger Weise gewährleistet wird. Zusätzliche Befestigungsmittel sind insoweit nicht erforderlich, da daß Schleuderblech 56 mittels der bereits genannten Mutter 46 und das Schleuderblech 58 mittels den Schrauben 40 auf dem Innenrotor 8 bzw. dem Außenrotor 26 festgelegt sind. In den Getrieberaum 52 mündet eine Leitung 60, die in den Saugstutzen geführt ist und zum Druckausgleich dient. Hierdurch wird in zweckmäßiger Weise im Getrieberaum 52 ein Druckaufbau verhindert, aufgrund denen ansonsten Schmiermittel in die Arbeitsräume gedrückt werden könnte. Die Welle 12 ist durch den Abschlußdeckel 54 durchgeführt, wobei mittels einer Wellendichtung der Getrieberaum 52 abgedichtet wird. An dem, über dem Abschlußdeckels 54 hinausragenden Wellenzapfen kann ein anderes Aggregat, beispielsweise die Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges, angeschlossen werden.
Zur stirnseitigen Dichtung der Arbeitsräume weist der Außenrotor 26 an seinen beiden Enden jeweils einen Kolbenring 68 auf, welche an der zylindrichen Innenfläche 70 des Gehäuses 2 anliegen. Wesentlich ist ferner, daß, von den Arbeitsräumen bzw. dem Innenrotor 8 gesehen, vor den Kolbenringen 68 jeweils eine Ringnut 72 in der Außenfläche des Außenrotors 26 angeordnet ist. Durch diese beiden Ringnuten 72 wird eine ungleichförmige Belastung des Kolbenringes 68 vermieden. Wesentlich ist insoweit auch der axial zwischen den Arbeitsräumen und der Ringnut vorhandene schmale Ringspalt zwischen Außenrotor 26 und Innenfläche 70 des Gehäuses, um einen unzulässigen Druckverlust zwischen den Arbeitsräumen zu vermeiden.
Figur 2 zeigt einen radialen Schnitt entlang Schnittlinie II gemäß der Figur 1, wobei nunmehr der Saugstutzen 62 mit der Einlaßöffnung 63 und der Druckstutzen 65 mit der Auslaßöffnung 64 zu erkennen sind. Die oben beschriebene Leitung 60 mündet in den Saugstutzen 62. Die hier extern außerhalb des Gehäuses 2 dargestellte Leitung 60 kann im Rahmen dieser Erfindung auch direkt in das Gehäuse 2 integriert sein und beispielsweise durch eine Bohrung gebildet werden, die in einer entsprechend verdickten Wand des Gehäuses angeordnet ist. Der Innenrotor 8 ist mit der Welle 12 direkt verbunden. Dies kann insbesondere durch Verbundguß realisiert sein, wobei der Innenrotor 8 um die zuvor gefertigte Welle 12 gegossen wird. Diese einstückige Bauweise von Innenrotor 8 und Welle 12 führt zu einer nicht unwesentlichen Montagevereinfachung. Die drei Segmente bzw. Eingriffsteile 34 sowie die drei Arbeitsräume 66 sind hier gut zu erkennen. Die Rotor- und Eingriffsteile 34 sind auf der Antriebsseite mit der oben erläuterten Rotorscheibe zu einem Stück verbunden. Die zwischen den Segmenten befindlichen Ausnehmungen, welche die Arbeitsräume definieren, werden durch Bearbeitung an einem Stück erzeugt, wodurch eine exakte Maßhaltigkeit gewährleistet wird. Die Eingriffsteile 9 des Innenrotosr 8 und ebenso die Segmente des Außenrotors 26 sind zwecks Reduzierung der Masse zweckmäßig als Hohlkörper ausgebildet.
In Figur 3 ist vergrößert der Innenrotor 8 dargestellt, welcher auf seiner Oberfläche eine in axialer Richtung verlaufende Profilierung bzw. Längsriefen 74 aufweist. Beim Einlaufen mit dem Außenrotor werden die über die Oberfläche vorstehenden Spitzen dieser Profilierung abgetragen oder auch umgebogen. Eine optimale Abdichtung zwischen dem Innenrotor 8 und dem Außenrotor und folglich der Arbeitsräume wird sichergestellt.
Figur 4 zeigt entsprechend der Schnittlinie IV einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Drehkolbenmaschine, wobei der Saugstutzen 62 und der Druckstutzen 65 geschnitten sind und das Gehäuse 2 zum Teil in einer Aufsicht zu sehen ist. Zwischen dem Druckstutzen 65 und dem Saugstutzen 62 sind im Rahmen dieser Erfindung ein Ventil 76 und eine Rückführleitung 78 vorgesehen, um bei bestimmten Betriebszuständen eine Rückführung vom Druckstutzen zum Saugstutzen zu ermöglichen. In einem Ventildeckel 80 ist ein Ventilkörper 82 geführt, welcher mittels einer Feder 84 auf den vorteilhaft am Gehäuse 2 vorgesehenen Ventilsitz 86 gedrückt wird. Das Ventil 76 ist zweckmäßig in diesen Ventildeckel 80 integriert, welcher über eine Dichtung 88 fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Der Ventildeckel 80 enthält ferner die Rückführleitung 78, durch welche bei einem zu hohen Druck im Druckstutzen 65 Luft in den Saugstutzen 62 zurückströmen kann.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine besondere Ausgestaltung des Ventils 76. Dieses Ventil ist nicht nur wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 zur Ladedruckbegrenzung im Vollast bereich sondern auch für eine Teillastregelung ausgebildet. Das Ventilgehäuse 90 enthält einen Druckkanal 92 und einen Saugkanal 94, zwischen welchen die Rückführleitung 78 vorhanden ist. Der Druckkanal 92 führt zu dem Druckstutzen 65 und der Saugkanal 94 führt zu dem Saugstutzen 62 des vorstehend erläuterten Gehäuses 2 der Drehkolbenmaschine. Im Rahmen der Erfindung kann das Gehäuse 90 entsprechend dem anhand der Fig. 4 erläuterten Ventildeckel mit dem Gehäuse der Drehkolbenmaschine verbunden sein. Das Ventil enthält den ersten Ventilkörper 82, der zur Ladedruckregelung vorgesehen ist. Dieser erste Ventilkörper 82 ist in einem zweiten Ventilkörper 96 in Richtung des Pfeiles 98 verschiebbar angeordnet. Der zweite Ventilkörper 96 dient zur Teillastregelung und ist im Gehäuse 90 gleichfalls in Richtung des Pfeiles 98 verschiebbar angeordnet. Der erste Ventilkörper 82 ist mittels der Feder 84, einer Platte 100 und eine Stellschraube 102 und einem Deckel 104 abgestützt, der mit dem zweiten Ventilkörper 96 verschraubt ist. Mittels der Stellschraube 102 wird die Federvorspannung der Feder 84 verändert und damit der maximale Ladedruck, bei welchem im Vollastbereich der Ventilkörper 82 entgegen der Federkraft bewegt werden kann, eingestellt. Der zweite Ventilkörper 96 enthält eine Eintrittsöffnung 106 und eine oder mehrere seitliche Austrittsöffnungen 108. Erfindungsgemäß kann mit dem derart kombinierten Ventil gemäß der dargestellten Position des ersten Ventilkörpers 82 die Eintrittsöffnung 106 bezüglich der Austrittsöffnunf 108 abgesperrt werden.
Der zweite Ventilkörper 96 ist in der Position dargestellt, die er im Leerlaufbetrieb des aufzuladenden Motors einnimmt. Druckkanal 92 und Saugkanal 94 stehen über die Teillastöffnung 114 miteinander in Verbindung und der Motor kann im Saugbetrieb arbeiten. Das Teillastventil bzw. der Ventilkörper 96 kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit der Stellung des Gaspedales des Motors gesteuert werden. Die Ansteuerung des Teillastventils kann, wie nachfolgend zu erläutern ist, mechanisch, beispielsweise über einen Seilzug erfolgen. Desweiteren kann die Ansteuerung auch pneumatisch über den Lade druck, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Zur mechanischen Ansteuerung ist eine Welle 110 vorgesehen, die in hier nicht weiter dargestellter Weise um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse drehbar gelagert ist. Auf diese Welle ist ein Seilzug geführt, der direkt mit dem Gaszug bzw. dem Gaspedal zur Steuerung des Motors verbunden ist. Die Steuerung des Teillastventiles 96 erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß für einen Gaspedalweg im Bereich von 0 bis 2/3 keine Verstellung des Ventilkörpers 96 erfolgt. Die zwischen dem Ventilsitz 112 und dem zweiten Ventilkörper 96 vorhandene Teillastöffnung 114 ist, wie dargestellt, in dem genannten Bereich geöffnet und der Motor arbeitet im Saugbetrieb. Bei einer weiteren Betätigung des Gaspedales und damit des Seilzuges erfolgt eine Drehung der Welle 110 und des mit dieser drehfest verbundenen Hebels 116 in Richtung des Pfeiles 118. Über das freie Ende 120 des Hebels 116, der zweckmäßig über eine hier nicht dargestellte Rolle am Deckel 104 anliegt, wird der zweite Ventilkörper 96 nunmehr in Richtung auf den Ventilsitz 112 bewegt. In dem Bereich von zwei Drittel bis drei Drittel des Gaspedalweges erfolgt zweckmäßig ein kontinuierliches Schließen der Teillastöffnung 114. Die Verbindung zwischen dem Druckkanal 92 und dem Saugkanal 94 wird mittels des zweiten Ventilkörpers 96 geschlossen. Überschreitet dann im Vollastbetrieb der im Druckkanal 92 anstehende Ladedruck den über die Ladedruckfeder 84 mittels der Stellschraube 102 eingestellten maximalen Ladedruck, so wird der erste Ventilkörper 82 entgegen der Vorspannkraft der Feder 84 bewegt. Die Luft kann nunmehr vom Druckkanal 92 durch die Eintrittsöffnung 106 zu den Austrittsöffnungen 108 und über die Rückführleitung 78 in den Saugkanal 94 strömen. Durch die erfindungsgemäße Kombination von Teillastregelung und Ladedruckregelung mit dem Ventil 76 wird einerseits im Teillastbereich eine Verbrauchsreduzierung und im Vollastbereich des Motors eine effektive Ladedruckbegrenzung gewährleistet.

Bezugszeichenliste

2 Gehäuse
4 Boden
6 Gehäusedeckel
8 Innenrotor
9 Eingriffsteil von 8
10 Achse von 8
12 Welle
14 Ansatz in 4
16, 18 Lager von 8
20 Riemenscheibe
22 Mutter
24 Distanzhülse
26 Außenrotor
28 Ring
30, 32 Lager für 26
33 Achse von 26
34 Eingriffsteil von 26
36 Rotorscheibe
38 Rotorring
40 Schraube
42 innenverzahntes Rad
44 Ritzel
46 Mutter
48 Lagerhülse
50 Wellenbund
52 Getrieberaum
53 Öffnung
54 Abschlußdeckel
56, 58 Schleuderblech
60 Leitung
62 Saugstutzen
63 Einlaßöffnung
64 Auslaßöffnung
65 Druckstutzen
66 Arbeitsraum
68 Kolbenring
70 Innenfläche
72 Ringnut
74 Profilierung
76 Ventil
78 Rückführleitung
80 Ventildeckel
82 erster Ventilkörper
84 Feder
86 Ventilsitz
88 Dichtung
90 Ventilgehäuse
92 Druckkanal
94 Saugkanal
96 zweiter Ventilkörper
98 Pfeil
100 Platte
102 Stellschraube
104 Deckel
106 Eintrittsöffnung
108 Austrittsöffnung
110 Welle
112 Ventilsitz
114 Teillastöffnung
116 Hebel
118 Pfeil
120 Ende

Claims

1. Innenachsige Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem von einem Gehäuse umschlossenen Außenrotor mit zwischen Eingriffsteilen angeordneten n + 1 Ausnehmungen und einem Innenrotor mit n Eingriffsteilen, die sich bei zahnflankenartiger Berührung zwischen inneren Seitenflächen des Außenrotors und Seitenflächen des Innenrotors mit einem Drehzahlverhältnis von (n + 1) : n gleichförmig drehen, wobei in den Ausnehmungen des Außenrotors Arbeitsräume gebildet werden, die sich an Ein- und Auslaßöffnungen des Gehäuses vorbei bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) antriebsseitig einen einstückig angeformten Boden (4) aufweist und topfförmig ausgebildet ist und daß der Boden (4), insbesondere an einem sich axial in das Ende des Außenrotors (26) erstreckenden Ring (28), eine Außenfläche für ein Lager (30) des Außenrotors (26) aufweist.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (16) des Innenrotors (8) auf dem Boden (4) axial beabstandet zu dem Lager (30) des Außenrotors (26) angeordnet ist.

3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (16) des Innenrotors (8) in einem einteilig mit dem Gehäuse (2) ausgebildeten Ansatz (14) und/oder mit diesem innerhalb einer Scheibe (20) angeordnet ist, welche mit der Welle (12) des Innenrotors (8) drehfest verbunden ist.

4. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse (2) einen Saugstutzen (62) aufweist und ferner in einem Getrieberaum (52) ein Getriebe zwecks Antriebsverbindung von Innenrotor (8) und Außenrotor (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Getrieberaum (52) und dem Saugstutzen (62) eine Leitung (60) angeordnet ist.

5. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrotor (8) mit der Welle (12) direkt, insbesondere durch Verbundguß, verbunden ist.

6. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor (26) an seinen axialen Enden jeweils einen Kolbenring (68) aufweist und daß axial zwischen den Arbeitsräumen und dem Kolbenring (68) eine Ringnut (72) vorgesehen ist.

7. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Getrieberaum (52) im Gehäusedeckel (6) angeordnet ist, welcher eine mit einem Abschußdeckel (54) verschließbare Öffnung (53) aufweist, durch welche der Getrieberaum (52) zugänglich ist.

8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) des Innenrotors (8) durch den Anschlußdeckel (54) durchgeführt ist.

9. Drehkolbenmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Saugstutzen (62) und dem Druckstutzen (65) ein Ventil (76) vorgesehen ist, über welches eine Verbindung zwischen dem Druckstutzen (65) und dem Saugstutzen (62) herstellbar bzw. verschließbar ist.

10. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (2) ein Ventildeckel (80) oder ein Ventilgehäuse (90) verbunden ist, in welche das Ventil (76) integriert ist.

11. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (76) einen ersten Ventilkörper (82) zur Ladedruckregelung und einen zweiten Ventilkörper (96) zur Teillastregelung aufweist, wobei der erste Ventilkörper (82) bevorzugt innerhalb des zweiten Ventilkörpers (96) verschiebbar angeordnet ist, um eine Eintrittsöffnung (106) des zweiten Ventilkörpers (96) bezüglich seiner Austrittsöffnung (108) abzusperren oder bei Überschreiten des einstellbaren maximalen Ladedruckes freizugeben.

12. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkörper (82) innerhalb des zweiten Ventilkörpers (96) über eine Feder (84) und eine Platte (100) abgestützt ist, welche mittels einer Einstellschraube (102) zur Einstellung der Federspannung verschiebbar angeordnet ist, und zwar insbesondere in einem mit dem Ventilkörper (96) fest verbundenen Deckel (104).

13. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilkörper (96) im Teillastbereich, insbesondere für den Verstellbereich eines Gaspedales eines Motors von zwei Drittel bis drei Drittel, bewegbar ist, um kontinuierlich die Teillastöffnung (114) abzusperren bzw. umgekehrt freizugeben.