WO2012069200A2 - Rotary piston machine comprising a counterweight that is designed as a blower - Google Patents

Rotary piston machine comprising a counterweight that is designed as a blower Download PDF

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WO2012069200A2
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Michael Steinbauer
Andreas Krobath
Karl Knaus
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Avl List Gmbh
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Definitions

  • Rotary piston machine designed as a fan
  • 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 piston rotates on an eccentric shaft arranged in a motor housing.
  • the invention is also applicable to a rotary engine with two, four or more piston corners and can generally also in rotary piston engines, which have a concentric in the housing rotating piston used.
  • the invention can also be used in rotary piston engines with two, three or more juxtaposed pistons.
  • the avoidance of imbalance takes place by balancing the mass distribution of the rotating body, which can be positive or negative.
  • positive compensation additional balancing weights are attached, z. B. by welding, gluing or screwing weights.
  • masses are removed at suitable points of the rotating elements, for example by machining processes.
  • the object of the invention is to provide a compact design possible rotary piston machine available. This object is achieved by a device according to claim 1, to preferred developments of this device are the subject of the dependent claims.
  • a rotary piston machine which has at least one piston rotating with an eccentric portion of a drive shaft and in which a balancing weight designed as a fan is arranged on the drive shaft.
  • an internal combustion engine is to be understood in which chemically bound energy, preferably by an internal combustion due to an exothermic reaction, is converted into mechanical power by a so-called rotary piston during operation of the internal combustion engine in the housing in particular a Rotation about a major axis executes, the piston rotates on the one hand about its own axis, this axis but on the other hand also moves on its own circular path.
  • Drive shaft of the rotary piston machine according to the invention preferably has an eccentric portion on which the piston or pistons of the internal combustion engine are mounted.
  • a special case of the rotary piston machine is a rotary piston machine in which a substantially triangular-shaped piston rotates on an eccentric shaft arranged in a motor housing.
  • the invention is also applicable to a rotary engine with two, four or more piston corners and can generally be used in rotary piston engines or rotary piston engines with two, three or more juxtaposed pistons.
  • a balancing weight is to be understood as meaning a spatial mass arrangement on the drive shaft which is suitable for at least approximately compensating for an imbalance occurring in the absence of the balancing weight.
  • An imbalance is generally referred to in rotating bodies whose mass is not rotationally symmetric distributed. In order to avoid oscillations or wear as a result, as far as possible, imbalances are balanced by counterweights.
  • a fan is to be understood as meaning a device which is suitable for causing an air movement when the drive shaft is rotating or for conveying another goose-shaped medium, preferably to generate an air flow.
  • Fans are often referred to as fans or blowers. They preferably have at least one rotating impeller, in particular an axial impeller or a radial impeller.
  • An impeller preferably consists of a ring of blades, also referred to as blades or rotor blades, which are held on the shaft via a suitable attachment.
  • axial fans Fans with axial impellers or radial impellers are referred to as axial fans or radial fans.
  • the air is moved by the axial impeller, similar to an aircraft or ship propeller.
  • Advantages of axial fans are the small dimensions in relation to the high air flow rate. For some designs, a lower pressure increase in relation to the centrifugal fan is to be accepted.
  • Centrifugal fans are preferably used where, compared to axial fans on larger pressure increase with the same amount of air arrives. The air is sucked in parallel or axially to the drive axis of the centrifugal fan and deflected by the rotation of the radial impeller by 90 ° and blown radially.
  • a rotary piston machine in which the fan is an axial fan.
  • Drive axis generates parallel air flow, which is particularly suitable to cool the rotary piston machine.
  • a rotary piston machine in which the fan is a radial fan or a cross-flow fan.
  • the fan is a radial fan or a cross-flow fan.
  • a rotary piston machine in which the balance weight is designed as a transmitter wheel.
  • a sender wheel is an angular position sensor, that is to say a sensor in the general sense, which is suitable for generating a signal from which the angular position or a change in the angular position of the drive shaft can be deduced.
  • angular position sensors that is to say a sensor in the general sense, which is suitable for generating a signal from which the angular position or a change in the angular position of the drive shaft can be deduced.
  • Incremental encoders are used for the digital relative detection of the angular position. Other common names for such incremental encoders are rotary encoders, incremental encoders or rotary encoders. Incremental encoders preferably have a periodic counting track, which is preferably arranged on a wheel-shaped object. The measurement is based on a direction determination and a count. Incremental encoders, for example, can be scanned photoelectrically, magnetically or in another way. In the photoelectric scanning can be distinguished between the so-called imaging measurement principle and the so-called interference measurement principle. The imaging measurement principle is suitable for graduation periods down to 20 microns, whereas the interferential measurement principle allows graduation periods as low as 4 microns. In the arrangement of the measuring tracks on sufficiently large radii very high angular accuracies can be achieved in this way.
  • the scanning of the incremental encoder is carried out with the aid of a light beam, which is passed through the counting track on a photo-optical component, for example on a phototransistor.
  • the counting track is in the simplest case a simple grating with different degrees of optical extinction.
  • the encoder wheel rotates, the light beam between the light source and the photo-optical component is periodically modulated, for example, in accordance with the design of the bar grating on the cell track.
  • an incident light method is also occasionally used in which different reflections of the grating are used to modulate the light beam.
  • the light beam is - - Preferably passed through a condenser on a material measure, there reflected and returned by the condenser to the photoelectric sensors.
  • the transparent scanning plate carrying a phase grating ensures that preferably three diffracted beam portions are generated.
  • the scanning is again passed through the beams, wherein the zeroth diffraction order is canceled out by interference.
  • the positive first and negative first diffraction order are imaged on three photoelements so that they generate a signal offset by 120 ° in each case.
  • the material measure consists of a preferably hard-magnetic carrier in which a division has been impressed by magnetization.
  • the pitch period can be down to 5 mm in this system.
  • the achievable angular resolution then results taking into account the radius of the carrier.
  • the magnetic scanning is preferably used when encapsulation of the measuring system causes problems. It is largely insensitive to liquids and dirt as long as foreign objects do not enter the scanning gap.
  • Another possibility is to scan a toothing made of non-magnetized ferromagnetic material, e.g. Iron by means of one or more DC applied induction coils.
  • the fixed coils have a matching iron core for toothing. In the coils, an alternating voltage is induced during movement, which is evaluated according to polarity and phase angle.
  • Absolute encoders are angle encoders that output position information in the form of a digital numerical value that is unique over the entire resolution range of the absolute encoder.
  • a preferably annular carrier has a preferably annular code ruler, which preferably consists of several parallel digitally encoded tracks, the different binary values being characterized by different extinction or reflection behavior or by other physical properties of the elements of the code -Lineals are determined.
  • code rulers like the cell tracks of incremental encoders, can be optically or magnetically scanned or otherwise scanned.
  • Angle encoders preferably have incremental, to be counted, or absolute material measures as a bar pattern, in the form of a magnetization or in the form of other, physically detectable quantities.
  • the magnetic field modulation can be evaluated by magnetic sensors, such as Hall sensors, AMR or GMR sensors or by inductive sensors. For incremental inductive sensors often also a non-magnetic toothing is sufficient.
  • a rotary piston machine in which the balance weight is used as an impeller with a multiplier.
  • - - Number of arranged on the drive shaft blades is equipped.
  • Such a balanced counterweight works at the same time as a fan and can work with suitable, preferably optical or magnetic scanning of the position of the blades, for example with the aid of magnetic or optical sensors additionally as a sender wheel.
  • the blades themselves or on the blades or on a construction element of the balance weight attached to the vanes serve from tangible structures as material measures in the sense of the example described or other, familiar to those skilled embodiments of angular position sensors.
  • At least one first blade of this balancing weight designed as a fan wheel has a mass that is different from the mass of at least one second blade.
  • a further preferred embodiment of the invention provides for a rotary piston machine in which at least one blade of a balancing weight designed as a fan wheel has an inhomogeneous mass distribution.
  • a rotary piston machine in which at least one first blade of a balancing weight designed as a fan has a shape that is different from the shape of at least one second blade.
  • differences in the shape of the blades are designed so that in the intended speed range of the drive shaft through this - -
  • a rotary piston machine in which the balance weight has an approximately axially symmetrical wheel-shaped or annular component which is arranged concentrically to the drive shaft.
  • this is a so-called shroud, which connects the radially outwardly directed ends of the blades together and thus can stabilize mechanically.
  • Such a shroud or a corresponding other approximately axially symmetrical wheel or annular component can preferably be provided with scannable structures that can be used as a material measure for a sensor wheel.
  • a rotary piston machine in which the approximately axially symmetrical wheel or annular component of the balance weight has or carries a spatial or material structure which can act as an angle encoder.
  • these structures are serrated or toothed, preferably annular structures or oppositely magnetized areas of a magnetic coating or structures of materials having different optical reflection or extinction behaviors.
  • a rotary piston machine in which the structure acting as an angle encoder structure is provided for an optical scanning.
  • optical scanning very high angular resolutions can be achieved.
  • a rotary piston machine in which the structure acting as an angle encoder structure is provided for a magnetic scanning. Magnetic scans are particularly insensitive to optical interference from the environment.
  • the balance weight is preferably designed and arranged on the drive shaft, that a large part of its mass is arranged at the greatest possible distance from the axis of rotation of the drive shaft.
  • the mass can be made in one piece with a structural component of a fan impeller, preferably with the or some blades of the impeller.
  • the leveling compound can be connected to a structural component of a fan impeller by means of an integral connection such as, for example, a weld or gluing, a non-positive connection such as a screw connection or a positive connection such as riveting or a positive connection. be attached to the or some blades of the fan or integrated into it.
  • the balance weight can be executed in one piece as well as in several parts.
  • the balance weight can be made of different materials, in multi-part balancing weights and sub-masses may consist of different materials.
  • Figure 1 shows schematically a first preferred embodiment of a balance weight according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically a second preferred embodiment of a balance weight according to the invention.
  • the first embodiment shown in Figure 1 of a balance weight according to the invention has the shape of a fan or fan with impeller blades (103 and 104) which are mounted on a cylindrically symmetrical center body (105).
  • This cylindrically symmetrical central body (105) is mounted on the drive shaft (106) by means of a fastener (107) so that the balance weight (impeller or impeller) moves with the drive shaft (106).
  • a mass (102) is arranged, which breaks the otherwise symmetrical mass arrangement of the impeller, whereby the entire impeller assumes a non-rotationally symmetric mass distribution.
  • this mass (102) acts as a balance weight for an imbalance on the drive shaft (106).
  • the mass distributions of individual blades (103, 104) may be different, thereby resulting in a non-rotationally symmetric mass distribution, such as compensating for an imbalance on the drive shaft (106) is needed.
  • the blade (103) may have a larger mass than any other blade, or the mass of individual blades may be concentrated in the vicinity of the coronal member (101).
  • these measures of individual impeller blades may be different than other impeller blades.
  • masses (102) may be disposed on the impeller. It is advantageous to arrange the non-rotationally symmetric masses radially as far as possible outside, and if possible also combined in a suitable manner. So it can be different, the mass of individual impeller blades or it can reach the mass distributions large balancing effect with the lowest possible mass use.
  • second embodiment of a balance weight has the shape of a fan or fan with impeller blades (203 and 204) which are attached to a cylindrically symmetrical center body (205).
  • This cylindrically symmetrical central body (205) is mounted on the drive shaft (206) by means of a fastener (207) so that the balance weight (impeller or impeller) moves with the drive shaft (206).
  • a mass (202) is arranged, which breaks the otherwise symmetrical mass arrangement of the impeller, whereby the entire impeller assumes a non-rotationally symmetric mass distribution.
  • this mass 202
  • the arrangement shown in Figure 1 acts as a balance weight for an imbalance on the drive shaft (206).
  • the embodiment shown in Figure 2 of a balance weight according to the invention differs from the embodiment shown in Figure 1 by the arrangement of a coding track (208) on the center body (205).
  • This coding track can be scanned by sensors mounted adjacent to this coding track, whereby a signal pattern corresponding to the coding track (208) is produced when the drive shaft (106) rotates.

Abstract

The invention relates to a rotary piston machine, especially for use as a range extender combined with a generator in electric motor vehicles, which machine comprises at least one piston that co-rotates with an eccentric section of a drive shaft, a counterweight designed as a blower being arranged on the drive shaft.

Description

Rotationskolbenmaschine mit als Lüfter ausgestaltetem  Rotary piston machine designed as a fan
Ausgleichsgewicht  counterweight
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine und insbesondere einen Kreiskolbenmotor. The present invention relates to a rotary piston machine and more particularly to a rotary engine.
Im Folgenden wird die Erfindung in bezug auf einen Kreiskolbenmotor beschrieben, bei dem ein im Wesentlichen dreieckförmiger Koben 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 Gehäuse zentrisch umlaufenden Rotationskolben aufweisen, verwendet werden. Ferner kann die Erfindung auch bei Rotationskolbenmotoren mit zwei, drei oder mehr nebeneinander angeordneten Kolben eingesetzt werden. In the following, the invention will be described with reference to a rotary engine in which a substantially triangular piston rotates on an eccentric shaft arranged in a motor housing. However, the invention is also applicable to a rotary engine with two, four or more piston corners and can generally also in rotary piston engines, which have a concentric in the housing rotating piston used. Furthermore, the invention can also be used in rotary piston engines with two, three or more juxtaposed pistons.
Eine wichtige Anforderung an solche Rotationskolbenmaschinen ist ein raumsparender, kompakter Aufbau. Aufgrund der exzentrischen Anordnung der Kolben auf der Antriebswelle resultiert eine Unwucht, welche Vibrationen bzw. Schwingungen, Geräusche und einen Verschleiß der Antriebselemente und damit eine geringere Lebensdauer der damit verbundenen Bauteile verursacht. Eine solche so genannte Unwucht an der Antriebswelle kann durch das Anbringen von Ausgleichgewichten vermieden werden. An important requirement of such rotary piston machines is a space-saving, compact design. Due to the eccentric arrangement of the piston on the drive shaft results in an imbalance, which causes vibration or vibration, noise and wear of the drive elements and thus a shorter life of the components associated therewith. Such a so-called imbalance on the drive shaft can be avoided by attaching balancing weights.
Die Vermeidung der Unwucht erfolgt dabei durch einen Ausgleich der Masseverteilung des rotierenden Körpers, wobei dieser positiv oder negativ sein kann. Beim positiven Ausgleich werden zusätzliche Ausgleichsmassen angebracht, z. B. durch Anschweißen, Ankleben oder Anschrauben von Gewichten. Beim negativen Ausgleich werden an geeigneten Stellen der rotierenden Elemente Massen beispielsweise durch zerspanende Vorgänge abgetragen. The avoidance of imbalance takes place by balancing the mass distribution of the rotating body, which can be positive or negative. When positive compensation additional balancing weights are attached, z. B. by welding, gluing or screwing weights. In the case of negative compensation, masses are removed at suitable points of the rotating elements, for example by machining processes.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst kompakt aufgebaute Rotationskolbenmaschine zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object of the invention is to provide a compact design possible rotary piston machine available. This object is achieved by a device according to claim 1, to preferred developments of this device are the subject of the dependent claims.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Rotationskolbenmaschine vorgeschlagen, die wenigstens einen sich mit einem exzentrischen Abschnitt einer Antriebswelle drehenden Kolben aufweist und bei der ein als Lüfter ausgestaltetes Ausgleichsgewicht auf der Antriebswelle angeordnet ist. To solve this problem, a rotary piston machine is proposed which has at least one piston rotating with an eccentric portion of a drive shaft and in which a balancing weight designed as a fan is arranged on the drive shaft.
Unter einer Rotationskolbenmaschine im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine zu verstehen, in welcher chemisch gebundene Energie, vorzugsweise durch eine innere Verbrennung aufgrund einer exothermen Reaktion, in mechanische Leistung überführt wird, indem ein sogenannter Rotationskolben während des Betriebs der Brennkraftmaschine in deren Gehäuse insbesondere eine Rotation um eine Hauptachse ausführt, wobei sich der Kolben zum einen um seine eigene Achse dreht, sich diese Achse zum anderen aber zusätzlich auf einer eigenen Kreisbahn bewegt. Die - - Under a rotary piston machine according to the present invention, an internal combustion engine is to be understood in which chemically bound energy, preferably by an internal combustion due to an exothermic reaction, is converted into mechanical power by a so-called rotary piston during operation of the internal combustion engine in the housing in particular a Rotation about a major axis executes, the piston rotates on the one hand about its own axis, this axis but on the other hand also moves on its own circular path. The - -
Antriebswelle der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine weist vorzugsweise einen exzentrischen Abschnitt auf, auf welchem der oder die Kolben der Brennkraftmaschine gelagert sind. Drive shaft of the rotary piston machine according to the invention preferably has an eccentric portion on which the piston or pistons of the internal combustion engine are mounted.
Ein Spezialfall der Rotationskolbenmaschine ist eine Kreiskolbenmaschine, bei dem ein im Wesentlichen dreieckförmiger Koben 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 oder bei Rotationskolbenmotoren mit zwei, drei oder mehr nebeneinander angeordneten Kolben eingesetzt werden. A special case of the rotary piston machine is a rotary piston machine in which a substantially triangular-shaped piston rotates on an eccentric shaft arranged in a motor housing. However, the invention is also applicable to a rotary engine with two, four or more piston corners and can generally be used in rotary piston engines or rotary piston engines with two, three or more juxtaposed pistons.
Unter einem Ausgleichsgewicht ist in diesem Zusammenhang eine räumliche Massenanordnung auf der Antriebswelle zu verstehen, die geeignet ist eine bei Abwesenheit des Ausgleichsgewichts auftretende Unwucht wenigstens näherungsweise auszugleichen. Von einer Unwucht spricht man allgemein bei rotierenden Körpern, deren Masse nicht rotationssymmetrisch verteilt ist. Um hierdurch auftretende Schwingungen oder Abnutzungserscheinungen so weit wie möglich zu vermeiden, werden Unwuchten durch Ausgleichsgewichte ausgewuchtet. In this context, a balancing weight is to be understood as meaning a spatial mass arrangement on the drive shaft which is suitable for at least approximately compensating for an imbalance occurring in the absence of the balancing weight. An imbalance is generally referred to in rotating bodies whose mass is not rotationally symmetric distributed. In order to avoid oscillations or wear as a result, as far as possible, imbalances are balanced by counterweights.
Unter einem Lüfter ist in diesem Zusammenhang eine Einrichtung zu verstehen, die geeignet ist, bei sich drehender Antriebswelle eine Luftbewegung hervorzurufen oder ein anderes gansförmiges Medium zu fördern, vorzugsweise einen Luftstrom zu erzeugen. Lüfter werden häufig auch als Ventilatoren oder auch als Gebläse bezeichnet. Sie weisen vorzugsweise wenigstens ein rotierendes Laufrad, insbesondere ein Axiallaufrad oder ein Radiallaufrad auf. Ein Laufrad besteht vorzugsweise aus einem Kranz von Schaufeln, die auch als Flügel oder als Rotorblätter bezeichnet werden, und die über eine geeignete Befestigung auf der Welle gehalten werden. In this context, a fan is to be understood as meaning a device which is suitable for causing an air movement when the drive shaft is rotating or for conveying another goose-shaped medium, preferably to generate an air flow. Fans are often referred to as fans or blowers. They preferably have at least one rotating impeller, in particular an axial impeller or a radial impeller. An impeller preferably consists of a ring of blades, also referred to as blades or rotor blades, which are held on the shaft via a suitable attachment.
Lüfter mit Axiallaufrädern bzw. Radiallaufrädern werden als Axialventilatoren bzw. als Radialventilatoren bezeichnet. Bei den Axial Ventilatoren verläuft die Drehachse des Axiallaufrades bzw. axial zum Luftstrom. Die Luft wird durch das Axiallaufrad, ähnlich wie bei einem Flugzeug- oder Schiffspropeller, bewegt. Vorteile von Axialventilatoren sind die im Verhältnis zum hohen geförderten Luftdurchsatz geringen Abmessungen. Dafür ist bei einigen Bauformen eine geringere Druckerhöhung im Verhältnis zum Radialventilator in Kauf zu nehmen. Radialventilatoren werden vorzugsweise dort verwendet, wo es im Vergleich zu Axialventilatoren auf größere Druckerhöhung bei gleicher Luftmenge ankommt. Die Luft wird parallel bzw. axial zur Antriebsachse des Radialventilators angesaugt und durch die Rotation des Radiallaufrades um 90° umgelenkt und radial ausgeblasen. Fans with axial impellers or radial impellers are referred to as axial fans or radial fans. In the axial fans, the axis of rotation of the axial impeller or axially to the air flow. The air is moved by the axial impeller, similar to an aircraft or ship propeller. Advantages of axial fans are the small dimensions in relation to the high air flow rate. For some designs, a lower pressure increase in relation to the centrifugal fan is to be accepted. Centrifugal fans are preferably used where, compared to axial fans on larger pressure increase with the same amount of air arrives. The air is sucked in parallel or axially to the drive axis of the centrifugal fan and deflected by the rotation of the radial impeller by 90 ° and blown radially.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der der Lüfter ein Axiallüfter ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung ist dahin zu sehen, dass der Axiallüfter einen axialen also einen zur - - According to a preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided in which the fan is an axial fan. An advantage of this embodiment of the invention is to see that the axial fan an axial so one for - -
Antriebsachse parallelen Luftstrom erzeugt, welcher besonders geeignet ist, um die Rotationskolbenmaschine zu kühlen. Drive axis generates parallel air flow, which is particularly suitable to cool the rotary piston machine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der der Lüfter ein Radiallüfter oder ein Querstromlüfter ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsformen der Erfindung ist dahin zu sehen, sich durch diese Lüfterarten eine insbesondere platzsparende Anordnung darstellen lässt. According to a preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided in which the fan is a radial fan or a cross-flow fan. One advantage of these embodiments of the invention is to be seen, can be represented by these types of fans a particular space-saving arrangement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der das Ausgleichsgewicht als Geberrad ausgestaltet ist. In diesem Zusammenhang ist unter einem Geberrad ein Winkellagegeber, also ein Sensor im allgemeinen Sinn zu verstehen, welcher zur Erzeugung eines Signals geeignet ist, aus dem auf die Winkellage oder eine Änderung der Winkellage der Antriebswelle geschlossen werden kann. Dem Fachmann ist eine große Zahl unterschiedlicher Ausführungen solcher Winkellagegeber bekannt, deren auch nur annähernd repräsentative Darstellung den Rahmen dieser Ausführungen sprengen würde. Beispielhaft seien hier nur sogenannte Inkrementalgeber und Absolutwertgeber genannt. According to a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided, in which the balance weight is designed as a transmitter wheel. In this context, a sender wheel is an angular position sensor, that is to say a sensor in the general sense, which is suitable for generating a signal from which the angular position or a change in the angular position of the drive shaft can be deduced. A large number of different versions of such angular position sensors are known to the person skilled in the art whose even approximately representative representation would go beyond the scope of these statements. By way of example, only so-called incremental encoders and absolute encoders are mentioned here.
Inkrementalgeber dienen der digitalen relativen Erfassung der Winkellage. Andere übliche Bezeichnungen für solche Inkrementalgeber sind auch Drehgeber, Inkrementaldreh- geber oder Drehimpulsgeber. Inkrementalgeber weisen vorzugsweise eine periodische Zählspur auf, die vorzugsweise auf einem radförmigen Gegenstand angeordnet ist. Die Messung beruht dabei auf einer Richtungsbestimmung und einer Zählung. Inkrementalgeber können beispielsweise photoelektrisch, magnetisch oder in anderer Weise abgetastet werden. Bei der photoelektrischen Abtastung kann zwischen dem sogenannten abbildenden Messprinzip und den sogenannten interferenziellen Messprinzip unterschieden werden. Das abbildende Messprinzip ist für Teilungsperioden bis hinunter zu 20 Mikrometer geeignet, wohingegen das interferenzielle Messprinzip Teilungsperioden bis herab zu 4 Mikrometer ermöglicht. Bei der Anordnung der Messspuren auf ausreichend großen Radien können auf diese Weise sehr hohe Winkelgenauigkeiten erzielt werden. Incremental encoders are used for the digital relative detection of the angular position. Other common names for such incremental encoders are rotary encoders, incremental encoders or rotary encoders. Incremental encoders preferably have a periodic counting track, which is preferably arranged on a wheel-shaped object. The measurement is based on a direction determination and a count. Incremental encoders, for example, can be scanned photoelectrically, magnetically or in another way. In the photoelectric scanning can be distinguished between the so-called imaging measurement principle and the so-called interference measurement principle. The imaging measurement principle is suitable for graduation periods down to 20 microns, whereas the interferential measurement principle allows graduation periods as low as 4 microns. In the arrangement of the measuring tracks on sufficiently large radii very high angular accuracies can be achieved in this way.
Beim abbildenden Messprinzip erfolgt die Abtastung des Inkrementalgebers mit Hilfe eines Lichtstrahls, der durch die Zählspur auf ein photooptisches Bauelement beispielsweise auf einen Phototransistor geleitet wird. Die Zählspur ist im einfachsten Fall ein einfaches Strichgitter mit unterschiedlichen optischen Extinktionsgraden. Bei sich drehendem Geberrad wird der Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und dem photooptischen Bauelement entsprechend der Gestaltung des Strichgitters auf der Zellspur, beispielsweise periodisch moduliert. Als Alternative zu diesem Durchlichtverfahren wird auch gelegentlich ein Auflichtverfahren verwendet, bei dem unterschiedliche Reflexionen des Strichgitters zur Modulation des Lichtstrahls verwendet werden. In the imaging measuring principle, the scanning of the incremental encoder is carried out with the aid of a light beam, which is passed through the counting track on a photo-optical component, for example on a phototransistor. The counting track is in the simplest case a simple grating with different degrees of optical extinction. When the encoder wheel rotates, the light beam between the light source and the photo-optical component is periodically modulated, for example, in accordance with the design of the bar grating on the cell track. As an alternative to this transmitted light method, an incident light method is also occasionally used in which different reflections of the grating are used to modulate the light beam.
Bei dem sogenannten interferenziellen Messprinzip werden Beugungserscheinungen an einem Gitter genutzt, um ein Messsignal zu erzeugen. Dazu wird der Lichtstrahl vor- - - zugsweise durch einen Kondensor auf eine Maßverkörperung geleitet, dort reflektiert und durch den Kondensor zu den photoelektrischen Sensoren zurückgeleitet. Die ein Phasengitter tragende transparente Abtastplatte sorgt dafür, dass vorzugsweise drei gebeugte Strahlanteile erzeugt werden. Nach der Reflexion an der ebenfalls ein Phasengitter tragenden Maßverkörperung wird die Abtastplatte durch die Strahlen erneut passiert, wobei die nullte Beugungsordnung durch Interferenz ausgelöscht wird. Anschließend werden die positiv erste und negativ erste Beugungsordnung so auf drei Photoelemente abgebildet, dass diese dabei ein um jeweils 120° versetztes Signal erzeugen. Diese drei Signale werden dann in einer Folgelektronik in die industrietaugliche Zwei- Signal-Form umgesetzt. In the so-called interference measurement principle diffraction phenomena are used on a grid to generate a measurement signal. For this purpose, the light beam is - - Preferably passed through a condenser on a material measure, there reflected and returned by the condenser to the photoelectric sensors. The transparent scanning plate carrying a phase grating ensures that preferably three diffracted beam portions are generated. After the reflection at the also carrying a phase grating measuring scale, the scanning is again passed through the beams, wherein the zeroth diffraction order is canceled out by interference. Subsequently, the positive first and negative first diffraction order are imaged on three photoelements so that they generate a signal offset by 120 ° in each case. These three signals are then converted in a subsequent electronics in the industry-suitable two-signal form.
Bei einem inkrementellen Messsystem mit magnetischer Abtastung besteht die Maßverkörperung aus einem vorzugsweise hartmagnetischen Träger, in dem durch Magnetisierung eine Teilung eingeprägt wurde. Die Teilungsperiode kann bei diesem System bis hinunter zu 5 mm betragen. Die erzielbare Winkelauflösung ergibt sich dann unter Berücksichtigung des Radius des Trägers. Die magnetische Abtastung wird vorzugsweise angewendet, wenn eine Kapselung des Messsystems Probleme bereitet. Sie ist gegenüber Flüssigkeiten und Schmutz weitgehend unempfindlich, solange Fremdkörper nicht in den Abtastspalt gelangen. Eine weitere Möglichkeit ist das Abtasten einer Verzahnung aus unmagnetisiertem ferromagnetischem Material wie z.B. Eisen mittels einer oder mehreren mit Gleichstrom beaufschlagten Induktionsspulen. Die feststehenden Spulen besitzen einen zur Verzahnung passenden Eisenkern. In den Spulen wird bei Bewegung eine Wechselspannung induziert, die nach Polarität und Phasenlage ausgewertet wird. In the case of an incremental measuring system with magnetic scanning, the material measure consists of a preferably hard-magnetic carrier in which a division has been impressed by magnetization. The pitch period can be down to 5 mm in this system. The achievable angular resolution then results taking into account the radius of the carrier. The magnetic scanning is preferably used when encapsulation of the measuring system causes problems. It is largely insensitive to liquids and dirt as long as foreign objects do not enter the scanning gap. Another possibility is to scan a toothing made of non-magnetized ferromagnetic material, e.g. Iron by means of one or more DC applied induction coils. The fixed coils have a matching iron core for toothing. In the coils, an alternating voltage is induced during movement, which is evaluated according to polarity and phase angle.
Absolutwertgeber sind Winkelmessgeräte, die eine Lageinformation in Form eines über dem gesamten Auflösungsbereich des Absolutwertgebers eindeutigen digitalen Zahlenwertes ausgeben. Bei solchen Absolutwertgebern ist auf einem vorzugsweise radförmi- gen Träger ein vorzugsweise kranzförmiges Code-Lineal angebracht, das vorzugsweise aus mehreren parallelen digital codierten Spuren besteht, wobei die unterschiedlichen binären Werte durch ein unterschiedliches Extinktions- oder Reflexionsverhalten oder durch andere physikalische Eigenschaften der Elemente des Code-Lineals bestimmt sind. Derartige Code-Lineale können ähnlich wie die Zellspuren von Inkrementalgebern optisch oder magnetisch oder auf andere Weise abgetastet werden. Absolute encoders are angle encoders that output position information in the form of a digital numerical value that is unique over the entire resolution range of the absolute encoder. In such absolute value encoders, a preferably annular carrier has a preferably annular code ruler, which preferably consists of several parallel digitally encoded tracks, the different binary values being characterized by different extinction or reflection behavior or by other physical properties of the elements of the code -Lineals are determined. Such code rulers, like the cell tracks of incremental encoders, can be optically or magnetically scanned or otherwise scanned.
Winkellagegeber besitzen vorzugsweise inkrementelle, zu zählende, oder absolute Maßverkörperungen als Strichmuster, in Form einer Magnetisierung oder in Form anderer, physikalisch detektierbarer Größen. Im Falle einer Dauermagnetisierung kann die Magnetfeldmodulation durch Magnetsensoren, wie beispielsweise Hallsensoren, AMR- oder GMR-Sensoren oder durch induktive Sensoren ausgewertet werden. Für inkrementelle induktive Sensoren reicht oft auch eine nichtmagnetische Zahnung. Angle encoders preferably have incremental, to be counted, or absolute material measures as a bar pattern, in the form of a magnetization or in the form of other, physically detectable quantities. In the case of a permanent magnetization, the magnetic field modulation can be evaluated by magnetic sensors, such as Hall sensors, AMR or GMR sensors or by inductive sensors. For incremental inductive sensors often also a non-magnetic toothing is sufficient.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der das Ausgleichsgewicht als Laufrad mit einer Mehr- - - zahl von auf der Antriebswelle angeordneten Schaufeln ausgestattet ist. Durch eine geeignete Anordnung dieser Schaufeln oder durch eine geeignete Verteilung der Massen innerhalb dieser Schaufeln oder zwischen diesen Schaufeln ist es möglich, nahezu jede benötigte von der Rotationssymmetrie abweichende Massenverteilung zu erreichen, insbesondere eine solche Massenverteilung, wie sie für den Aufbau eines zur Auswuchtung einer Unwucht geeigneten Ausgleichsgewichtes benötigt wird. According to a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided, in which the balance weight is used as an impeller with a multiplier. - - Number of arranged on the drive shaft blades is equipped. By a suitable arrangement of these blades or by a suitable distribution of the masses within these blades or between these blades, it is possible to achieve almost any required of the rotational symmetry mass distribution, in particular such a mass distribution, as for the construction of a balancing an imbalance appropriate balance weight is needed.
Ein derartig ausgestaltetes Ausgleichsgewicht arbeitet gleichzeitig als Lüfter und kann bei geeigneter, vorzugweise optischer oder magnetischer Abtastung der Stellung der Schaufeln, beispielsweise mit Hilfe magnetischer oder optischer Sensoren zusätzlich als Geberrad arbeiten. Dabei dienen die Schaufeln selbst oder an den Schaufeln oder an einem die Schaufeln verbindenden Konstruktionselement des Ausgleichsgewichts angebrachte ab tastbare Strukturen als Maßverkörperungen in Sinne der beispielhaft beschriebenen oder anderer, dem Fachmann geläufiger Ausführungsformen von Winkellagegebern. Such a balanced counterweight works at the same time as a fan and can work with suitable, preferably optical or magnetic scanning of the position of the blades, for example with the aid of magnetic or optical sensors additionally as a sender wheel. The blades themselves or on the blades or on a construction element of the balance weight attached to the vanes serve from tangible structures as material measures in the sense of the example described or other, familiar to those skilled embodiments of angular position sensors.
Vorzugsweise weist wenigstens eine erste Schaufel dieses als Lüfterrad ausgestalteten Ausgleichsgewichts eine Masse auf, die von der Masse wenigstens einer zweiten Schaufel verschieden ist. Durch eine geeignete Wahl der Schaufelmassen und durch eine geeignete Anordnung der Schaufeln mit unterschiedlichen Massen in dem laufradförmigen Ausgleichsgewicht ist eine Auswuchtung einer auf der Antriebswelle vorhandenen Unwucht bei dieser Ausführungsform allein durch eine entsprechende Wahl und Anordnung der Schaufelmassen möglich, also ohne weitere Ausgleichsgewichte. Preferably, at least one first blade of this balancing weight designed as a fan wheel has a mass that is different from the mass of at least one second blade. By a suitable choice of the blade masses and by a suitable arrangement of the blades with different masses in the impeller-like balance weight balancing of an existing on the drive shaft imbalance in this embodiment is possible only by an appropriate choice and arrangement of the blade masses, ie without further balancing weights.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Rotationskolbenmaschine vor, bei der wenigstens eine Schaufel eines als Lüfterrad ausgestalteten Ausgleichsgewichts eine inhomogene Massenverteilung aufweist. Durch eine geeignete Wahl der Massenverteilung wenigstens einer Schaufel ist eine besonders wirksame Auswuchtung von Unwuchten auf der Antriebswelle möglich, die gleichzeitig unerwünschte Gewichtssteigerungen der Gesamtanordnung vermeiden hilft. Besonders vorteilhaft sind solche Massenverteilungen innerhalb einer Schaufel, bei denen die Massen radial möglichst weist außen, also entfernt vom Zentrum der Antriebswelle konzentriert werden, weil auf diese Weise schon mit verhältnismäßig geringen Gesamtmassen verhältnismäßig großen Wirkungen bei der Auswuchtung von Unwuchten erzielt werden können. A further preferred embodiment of the invention provides for a rotary piston machine in which at least one blade of a balancing weight designed as a fan wheel has an inhomogeneous mass distribution. By a suitable choice of the mass distribution of at least one blade a particularly effective balancing of imbalances on the drive shaft is possible, which helps to avoid unwanted weight increases the overall arrangement at the same time. Particularly advantageous are such mass distributions within a blade, in which the masses radially outward as possible, that is concentrated away from the center of the drive shaft, because relatively large effects can be achieved in the balancing of imbalances in this way even with relatively small overall masses.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der wenigstens eine erste Schaufel eines als Lüfterrad ausgestalteten Ausgleichsgewichts eine Formgebung aufweist, die von der Formgebung wenigstens einer zweiten Schaufel verschieden ist. According to a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided in which at least one first blade of a balancing weight designed as a fan has a shape that is different from the shape of at least one second blade.
Vorzugsweise sind hierbei Unterschiede in der Formgebung der Schaufeln so ausgeführt, dass im bestimmungsgemäßen Drehzahlbereich der Antriebswelle durch diese - - Preferably, in this case, differences in the shape of the blades are designed so that in the intended speed range of the drive shaft through this - -
Unterschiede aerodynamisch erzeugte nicht-axiale Drehmomente möglichst klein sind. Damit ist der Vorteil verbunden, dass nicht-axiale Drehmomente aerodynamischen Ursprungs aufgrund von Formunterschieden der Schaufeln, die regelmäßig drehzahlabhängig sind, nicht zu drehzahlabhängigen Unwuchten führen können. Differences aerodynamically generated non-axial torques are as small as possible. This has the advantage that non-axial torques of aerodynamic origin due to shape differences of the blades, which are regularly speed-dependent, can not lead to speed-dependent imbalances.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der das Ausgleichsgewicht eine annähernd axialsymmetrische rad- oder kranzförmige Komponente aufweist, die konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein sogenanntes Deckband, welches die radial auswärtsgerichteten Enden der Schaufeln miteinander verbindet und so mechanisch stabilisieren kann. Ein solches Deckband oder eine entsprechende andere annähernd axialsymmetrische rad- oder kranzförmige Komponente können vorzugsweise mit abtastbaren Strukturen versehen sein, die als Maßverkörperung für ein Geberrad verwendet werden können. According to a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided, in which the balance weight has an approximately axially symmetrical wheel-shaped or annular component which is arranged concentrically to the drive shaft. Preferably, this is a so-called shroud, which connects the radially outwardly directed ends of the blades together and thus can stabilize mechanically. Such a shroud or a corresponding other approximately axially symmetrical wheel or annular component can preferably be provided with scannable structures that can be used as a material measure for a sensor wheel.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der die annähernd axialsymmetrische rad- oder kranzförmige Komponente des Ausgleichgewichts eine räumliche oder stoffliche Struktur aufweist oder trägt, die als Winkelgeber wirken kann. Vorzugsweise sind diese Strukturen gezackte oder gezahnte, vorzugsweise kranzförmige Strukturen oder entgegengesetzt magnetisierte Bereiche einer magnetischen Beschichtung oder Strukturen aus Materialien mit unterschiedlichem optischen Reflexions- oder Extinktionsverhalten. In a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided, in which the approximately axially symmetrical wheel or annular component of the balance weight has or carries a spatial or material structure which can act as an angle encoder. Preferably, these structures are serrated or toothed, preferably annular structures or oppositely magnetized areas of a magnetic coating or structures of materials having different optical reflection or extinction behaviors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der die als Winkelgeber wirkende Struktur für eine optische Abtastung vorgesehen ist. Mit optischen Abtastverfahren lassen sich sehr hoche Winkelauflösungen erzielen. According to a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided, in which the structure acting as an angle encoder structure is provided for an optical scanning. With optical scanning very high angular resolutions can be achieved.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, bei der die als Winkelgeber wirkende Struktur für eine magnetische Abtastung vorgesehen ist. Magnetische Abtastungen sind besonders unempfindlich gegen optische Störungen aus der Umgebung. In a further preferred embodiment of the invention, a rotary piston machine is provided in which the structure acting as an angle encoder structure is provided for a magnetic scanning. Magnetic scans are particularly insensitive to optical interference from the environment.
Besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, dass das Ausgleichsgewicht bevorzugt so gestaltet und auf der Antriebswelle angeordnet ist, dass ein großer Teil seiner Masse in einer möglichst großen Entfernung von der Rotationsachse der Antriebswelle angeordnet ist. Die Masse kann dabei einstückig mit einem Strukturbauteil eines Lüfter-Laufrades, vorzugsweise mit den oder einigen Schaufeln des Lüfterrades ausgeführt sein. Bei andere Ausführungsform kann die Ausgleichsmasse mittels einer stoffschlüssigen Verbindung wie beispielsweise einer Schweißung oder Klebung, einer kraftschlüssigen Verbindung wie beispielsweise einer Verschraubung oder einer formschlüssigen Verbindung wie beispielsweise einer Vernietung oder eines formschlüssigen Einsatzes an einem Strukturbauteil eines Lüfter-Laufrades, Vorzugs- weise mit den oder einigen Schaufeln des Lüfterrades befestigt oder darin integriert sein. Dabei kann das Ausgleichsgewicht sowohl einteilig wie auch mehrteilig ausgeführt sein. Auch kann das Ausgleichsgewicht aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, bei mehrteiligen Ausgleichsgewichten können auch Teilmassen aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Particularly preferred embodiments of the invention have in common that the balance weight is preferably designed and arranged on the drive shaft, that a large part of its mass is arranged at the greatest possible distance from the axis of rotation of the drive shaft. The mass can be made in one piece with a structural component of a fan impeller, preferably with the or some blades of the impeller. In another embodiment, the leveling compound can be connected to a structural component of a fan impeller by means of an integral connection such as, for example, a weld or gluing, a non-positive connection such as a screw connection or a positive connection such as riveting or a positive connection. be attached to the or some blades of the fan or integrated into it. In this case, the balance weight can be executed in one piece as well as in several parts. Also, the balance weight can be made of different materials, in multi-part balancing weights and sub-masses may consist of different materials.
Die Merkmale dieser und anderer Ausführungsformen der Erfindung können untereinander zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. The features of these and other embodiments of the invention may be combined with one another to form further embodiments of the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt: In the following the invention will be described in more detail by means of preferred embodiments with the aid of figures. Showing:
Figur 1 in schematischer Weise ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichgewichts und Figure 1 shows schematically a first preferred embodiment of a balance weight according to the invention and
Figur 2 in schematischer Weise ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgewichts. 2 shows schematically a second preferred embodiment of a balance weight according to the invention.
Das in Figur 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgewichts hat die Form eines Lüfterrades oder auch Ventilator mit Laufradschaufeln (103 und 104) die an einem zylindersymmetrischen Mittelkörper (105) angebracht sind. The first embodiment shown in Figure 1 of a balance weight according to the invention has the shape of a fan or fan with impeller blades (103 and 104) which are mounted on a cylindrically symmetrical center body (105).
Dieser zylindersymmetrische Mittelkörper (105) ist auf der Antriebswelle (106) mit Hilfe eines Befestigungselements (107) so befestigt, dass das Ausgleichsgewicht (Lüfterrad oder Laufrad) sich mit der Antriebswelle (106) bewegt. Auf einem kranzförmigen Deckband (101 ) des Laufrades, welches die Enden der Laufradschaufeln miteinander verbindet ist eine Masse (102) angeordnet, welche die ansonsten symmetrische Massenanordnung des Laufrades bricht, wodurch das gesamte Laufrad eine nicht rotationssymmetrische Massenverteilung annimmt. Bei geeigneter Anordnung dieser Masse (102) wirkt die in Figur 1 dargestellte Anordnung als Ausgleichsgewicht für eine Unwucht auf der Antriebswelle (106). This cylindrically symmetrical central body (105) is mounted on the drive shaft (106) by means of a fastener (107) so that the balance weight (impeller or impeller) moves with the drive shaft (106). On a ring-shaped shroud (101) of the impeller, which connects the ends of the impeller blades together, a mass (102) is arranged, which breaks the otherwise symmetrical mass arrangement of the impeller, whereby the entire impeller assumes a non-rotationally symmetric mass distribution. With a suitable arrangement of this mass (102), the arrangement shown in Figure 1 acts as a balance weight for an imbalance on the drive shaft (106).
Alternativ zu der auf dem kranzförmigen Gebilde (101 ) angebrachten Masse (102) oder zusätzlich dazu können die Massenverteilungen einzelner Schaufeln (103, 104) unterschiedlich sein, so dass hierdurch eine nicht rotationssymmetrische Massenverteilung zustande kommt, wie sie zum Ausgleich einer Unwucht auf der Antriebswelle (106) benötigt wird. As an alternative to, or in addition to, the mass (102) mounted on the annular structure (101), the mass distributions of individual blades (103, 104) may be different, thereby resulting in a non-rotationally symmetric mass distribution, such as compensating for an imbalance on the drive shaft (106) is needed.
Beispielsweise kann die Schaufel (103) eine größere Masse als alle anderen Schaufeln haben oder die Masse einzelner Schaufeln kann im Außenbereich in der Nähe des kranzförmigen Elements (101 ) konzentriert sein. Zur Herstellung eines passenden Ausgleichsgewichts zur Auswuchtung der Unwucht auf der Antriebswelle (106) können diese Maßnahmen einzelner Laufradschaufeln anders sein als bei anderen Laufradschaufeln. - - For example, the blade (103) may have a larger mass than any other blade, or the mass of individual blades may be concentrated in the vicinity of the coronal member (101). To produce a suitable balance weight to balance the imbalance on the drive shaft (106), these measures of individual impeller blades may be different than other impeller blades. - -
Zusätzlich dazu können Massen (102) auf dem Laufrad angeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, die nicht rotationssymmetrischen Massen radial möglichst weit außen anzuordnen, und möglichst auch in geeigneter Weise kombiniert werden. Es kann also die Masse einzelner Laufradschaufeln unterschiedlich sein oder es können die Massenverteilungen große Ausgleichswirkung bei möglichst geringem Masseneinsatz erreichen. In addition, masses (102) may be disposed on the impeller. It is advantageous to arrange the non-rotationally symmetric masses radially as far as possible outside, and if possible also combined in a suitable manner. So it can be different, the mass of individual impeller blades or it can reach the mass distributions large balancing effect with the lowest possible mass use.
Auch das in Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgewichts hat die Form eines Lüfterrades oder auch Ventilator mit Laufradschaufeln (203 und 204) die an einem zylindersymmetrischen Mittelkörper (205) angebracht sind. Also shown in Figure 2 second embodiment of a balance weight according to the invention has the shape of a fan or fan with impeller blades (203 and 204) which are attached to a cylindrically symmetrical center body (205).
Dieser zylindersymmetrische Mittelkörper (205) ist auf der Antriebswelle (206) mit Hilfe eines Befestigungselements (207) so befestigt, dass das Ausgleichsgewicht (Lüfterrad oder Laufrad) sich mit der Antriebswelle (206) bewegt. Auf einem kranzförmigen Deckband (201 ) des Laufrades, welches die Enden der Laufradschaufeln miteinander verbindet ist eine Masse (202) angeordnet, welche die ansonsten symmetrische Massenanordnung des Laufrades bricht, wodurch das gesamte Laufrad eine nicht rotationssymmetrische Massenverteilung annimmt. Bei geeigneter Anordnung dieser Masse (202) wirkt die in Figur 1 dargestellte Anordnung als Ausgleichsgewicht für eine Unwucht auf der Antriebswelle (206). This cylindrically symmetrical central body (205) is mounted on the drive shaft (206) by means of a fastener (207) so that the balance weight (impeller or impeller) moves with the drive shaft (206). On a ring-shaped shroud (201) of the impeller, which connects the ends of the impeller blades together, a mass (202) is arranged, which breaks the otherwise symmetrical mass arrangement of the impeller, whereby the entire impeller assumes a non-rotationally symmetric mass distribution. With a suitable arrangement of this mass (202), the arrangement shown in Figure 1 acts as a balance weight for an imbalance on the drive shaft (206).
Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgleichsgewichts unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Anordnung einer Codierungsspur (208) auf dem Mittelkörper (205). Diese Codierungsspur kann durch neben dieser Codierungsspur angebrachte Sensoren abgetastet werden, wodurch ein der Codierungsspur (208) entsprechendes Signalmuster entsteht, wenn die Antriebswelle (106) sich dreht. The embodiment shown in Figure 2 of a balance weight according to the invention differs from the embodiment shown in Figure 1 by the arrangement of a coding track (208) on the center body (205). This coding track can be scanned by sensors mounted adjacent to this coding track, whereby a signal pattern corresponding to the coding track (208) is produced when the drive shaft (106) rotates.

Claims

Patentansprüche claims
1. Rotationskoibenmaschine, insbesondere für den Einsatz ais Range-Extender in Verbindung mit einem Generator bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen, welche wenigstens einen sich mit einem exzentrischen Abschnitt einer 1. Rotationskoibenmaschine, in particular for use as a range extender in conjunction with a generator in electrically powered motor vehicles, which at least one with an eccentric portion of a
Antriebswelle drehenden Kolben aufweist und  Drive shaft rotating piston has and
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein als Lüfter ausgestaltetes Ausgleichsgewicht auf der Antriebswelle (106, 206) angeordnet ist.  arranged as a fan balancing weight on the drive shaft (106, 206) is arranged.
2. Rotationskoibenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter ein Axiallüfter ist. 2. Rotationskoibenmaschine according to claim 1, characterized in that the fan is an axial fan.
3. Rotationskoibenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Rotationskoibenmaschine according to any one of the preceding claims, characterized in that
das Ausgleichsgewicht als Geberrad ausgestaltet ist.  the balance weight is designed as a donor wheel.
4. Rotationskoibenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Rotationskoibenmaschine according to any one of the preceding claims, characterized in that
das Ausgleichsgewicht als Laufrad mit einer Mehrzahl von auf der Antriebswelle (106, 206) angeordneten Schaufeln (103, 203, 104, 204) ausgestaltet ist.  the balance weight as an impeller with a plurality of on the drive shaft (106, 206) arranged blades (103, 203, 104, 204) is configured.
5. Rotationskoibenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Schaufel (103, 203) eine Masse aufweist, die von der Masse wenigstens einer zweiten Schaufel (104, 204) verschieden ist. A rotary plate machine according to claim 4, characterized in that at least one first blade (103, 203) has a mass different from the mass of at least one second blade (104, 204).
6. Rotationskoibenmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch 6. Rotationskoibenmaschine according to any one of claims 4 or 5, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
wenigstens eine Schaufel (103, 203, 104, 204) eine inhomogene  at least one blade (103, 203, 104, 204) is an inhomogeneous one
Massenverteilung aufweist. Has mass distribution.
7. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch 7. Rotary piston machine according to one of claims 4 to 6, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
wenigstens eine erste Schaufel (103, 203) eine Formgebung aufweist, die von der Formgebung wenigstens einer zweiten Schaufel (104, 204) verschieden ist.  at least one first blade (103, 203) has a shape that is different from the shape of at least one second blade (104, 204).
8. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Unterschiede in der Formgebung der Schaufeln (103, 203, 104, 204) so ausgeführt sind, dass im bestimmungsgemäßen Drehzahlbereich der 8. Rotary piston machine according to claim 7, characterized in that differences in the shape of the blades (103, 203, 104, 204) are designed so that in the proper speed range of
Antriebswelle (106, 206) durch diese Unterschiede aerodynamisch erzeugte nicht-axiale Drehmomente möglichst klein sind.  Drive shaft (106, 206) by these differences aerodynamically generated non-axial torques are as small as possible.
9. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that
das Ausgleichsgewicht eine annähernd axialsymmetrische rad- oder kranzförmige Komponente aufweist, die konzentrisch zur Antriebwelle (106, 206) angeordnet ist.  the balance weight has an approximately axially symmetric wheel or annular component which is arranged concentrically to the drive shaft (106, 206).
10. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die annähernd axialsymmetrische rad- oder kranzförmige Komponente des Ausgleichsgewichts eine räumliche oder stoffliche Struktur (208) aufweist oder trägt, die als Winkelgeber wirken kann. 10. Rotary piston machine according to claim 9, characterized in that the approximately axially symmetric wheel or rim-shaped component of the balance weight has or carries a spatial or material structure (208) which can act as an angle encoder.
11. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als Winkelgeber wirkende Struktur (208) für eine optische Abtastung vorgesehen ist. 11. Rotary piston machine according to claim 10, characterized in that the acting as an angle encoder structure (208) is provided for an optical scanning.
12. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die als Winkelgeber wirkende Struktur (208) für eine magnetische Abtastung vorgesehen ist. 12. Rotary piston machine according to claim 10, characterized in that the angle sensor acting as a structure (208) is provided for a magnetic scanning.
13. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter ein Radiallüfter oder ein Querstromlüfter ist. 13. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the fan is a radial fan or a cross-flow fan.
PCT/EP2011/005927 2010-11-25 2011-11-24 Rotary piston machine comprising a counterweight that is designed as a blower WO2012069200A2 (en)

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