DE102016014787A1

DE102016014787A1 - Verdichteranordnung, Druckluftversorgungsanlage zum Betreiben einer Pneumatikanlage und Verfahren zur Montage einer Verdichteranordnung

Info

Publication number: DE102016014787A1
Application number: DE102016014787.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bredbeck; Frank Vogelsang
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-12-10
Filing date: 2016-12-10
Publication date: 2018-06-14
Also published as: WO2018104121A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) mit einem Verdichter (V) und einem Antrieb (A), wobei ein Antriebsgehäuse (100, 200, 300) des Antriebs (A) zur Aufnahme eines Antriebslagers (108, 308) mindestens einen praktisch zylindrischen Hohlraum umschließenden Flanschabschnitt (102, 202, 302) aufweist, und wobeidie außenseitige Mantelfläche (104, 304) des das Antriebslager (108, 308) aufnehmenden Flanschabschnittes (102, 202, 302) zur Verbindung des Antriebsgehäuses (100, 200, 300) mit einem zylindrischen Aufnahmeabschnitt (142, 242, 342) eines weiteren Verdichtergehäuses (140, 240, 340), des Verdichters (V), ausgebildet ist, unddie innenseitige Mantelfläche (106, 306) des das Antriebslager (108, 308) aufnehmenden Flanschabschnittes (102, 202, 302) zur Aufnahme des Antriebslagers (108, 308), nämlich eines Lageraußenringes (110, 210, 310) des Antriebslagers (108, 308), ausgebildet ist.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lageraußenring (110, 210, 310) kraftschlüssig fixiert ist, wobei eine in radialer Richtung wirkende Kraft zum kraftschlüssigen Fixieren von der außenseitige Mantelfläche (104, 304) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) durch Verformbarkeit des Flanschabschnittes (102, 202, 302) auf die innenseitige Mantelfläche (106, 306) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung mit einem Verdichter und einem Antrieb, wobei ein Antriebsgehäuse des Antriebs zur Aufnahme eines Antriebslagers mindestens einen praktisch zylindrischen Hohlraum umschließenden Flanschabschnitt aufweist, und wobei die außenseitige Mantelfläche des das Antriebslager aufnehmenden Flanschabschnittes zur Verbindung des Antriebsgehäuses mit einem zylindrischen Aufnahmeabschnitt eines weiteren Verdichtergehäuses des Verdichters, ausgebildet ist, und die innenseitige Mantelfläche des das Antriebslager aufnehmenden Flanschabschnittes zur Aufnahme des Antriebslagers, nämlich eines Lageraußenringes des Antriebslagers, ausgebildet ist.
Grundsätzlich ist ein Gehäuse nicht auf die Verwendung im Bereich der Antriebe und Verdichter beschränkt. Beispielsweise kann ein Gehäuse der eingangs genannten Art auch in weiteren ingenieurstechnischen Anwendungsgebieten zum Erreichen einer kraftschlüssigen Fixierung von Maschinenelementen, zum Beispiel Wälzlagern, eingesetzt werden.
Eine Verdichteranordnung gemäß dem Konzept der Erfindung hat sich jedoch als besonders geeignet für das Anwendungsfeld der Kompressoren, insbesondere der Hubkolbenkompressoren, erwiesen.
Verdichteranordnungen mit einem modularen Aufbau sind weithin bekannt. Bewährt hat sich das Konzept einer Trennung von Antrieb und Verdichter, welche als separate Module mit jeweils eigenem Gehäuse ausgebildet sind. Der Antrieb erzeugt hierbei eine, meist rotatorische, Bewegung, die über eine mittels Antriebslagern gelagerte Antriebswelle zum Verdichter übertragen wird. Im Verdichter wird dann in der Regel, beispielsweise über eine Pleuelkinematik, die rotatorische in eine translatorische Bewegung umgewandelt, um beispielsweise mittels eines Hubkolbens in einem Zylinder Luft zu verdichten.
Dieser grundsätzlich vorteilhafte Ansatz zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl Antrieb als auch Verdichter als jeweils separate, unabhängige Module hergestellt und montiert werden und erst bei der Endmontage zusammengesetzt werden.
Das Konzept ist noch verbesserungswürdig hinsichtlich der Langlebigkeit der Komponenten, insbesondere der Lagerungen, vor dem Hintergrund der mechanischen Beanspruchung. Weiterhin ist die Geräuschentwicklung, insbesondere durch bewegte mechanische Komponenten, weiter zu reduzieren.
Wünschenswert ist es daher, in verbesserter Weise eine Verdichteranordnung anzugeben, bei der die oben genannten Probleme, insbesondere hinsichtlich Langlebigkeit und Geräuschentwicklung, adressiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Verdichteranordnung und ein Verfahren zur Montage einer Verdichteranordnung anzugeben, das wenigstens einen der obengenannten Aspekte berücksichtig, insbesondere eine Verdichteranordnung anzugeben bei der eine Langlebigkeit verbessert und eine Geräuschentwicklung verringert ist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung mit einer Verdichteranordnung des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung geht aus von einer Verdichteranordnung mit einem Verdichter und einem Antrieb, wobei ein Antriebsgehäuse des Antriebs zur Aufnahme eines Antriebslagers mindestens einen praktisch zylindrischen Hohlraum umschließenden Flanschabschnitt aufweist, und wobei die außenseitige Mantelfläche des das Antriebslager aufnehmenden Flanschabschnittes zur Verbindung des Antriebsgehäuses mit einem zylindrischen Aufnahmeabschnitt eines weiteren Verdichtergehäuses des Verdichters, ausgebildet ist, und die innenseitige Mantelfläche des das Antriebslager aufnehmenden Flanschabschnittes zur Aufnahme des Antriebslagers, nämlich eines Lageraußenringes des Antriebslagers, ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist die Verdichteranordnung gekennzeichnet dadurch, dass der Lageraußenring kraftschlüssig fixiert ist, wobei eine in radialer Richtung wirkende Kraft zum kraftschlüssigen Fixieren von der außenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes durch Verformbarkeit des Flanschabschnittes auf die innenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes übertragen wird.
Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch auf eine Druckluftversorgungsanlage des Anspruchs 10 und ein Verfahren zur Montage einer Verdichteranordnung des Anspruchs 11.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine verbesserte Fixierung des mindestens einen Antriebslagers zu geringerem Verschleiß und geringerer Geräuschentwicklung führt, insbesondere bei Temperaturschwankungen und damit einhergehenden materialabhängigen Wärmeausdehnungen.
Die Erfindung hat erkannt, dass für eine kraftschlüssige Fixierung eines Antriebslagers in einem Antriebsgehäuse, insbesondere in einem Flanschabschnitt des Antriebsgehäuses, die entsprechende Kraft nicht ausschließlich innerhalb des Antriebsgehäuses erzeugt werden muss, sondern auch, bei entsprechender Gestaltung des Gehäuse- bzw. Flanschabschnittes, die Kraft von außen in die entsprechende Wirkstelle innerhalb des Gehäuses eingeleitet werden kann. Das Konzept führt insbesondere zu dem Vorteil, dass unabhängig von der Stabilität des Flanschabschnittes und den herrschenden Betriebsbedingungen eine kraftschlüssige Lagerbefestigung ermöglicht wird.
Bei einer herkömmlichen kraftschlüssigen Lagerbefestigung, beispielsweise durch einen Toleranzring oder dergleichen am Außendurchmesser des Lageraußenrings innerhalb des Gehäuses (d. h. zwischen Lageraußenring und Gehäuseinnenwand), muss eine hohe Stabilität des Flanschabschnittes sichergestellt werden, beispielsweise durch eine entsprechend große Wandstärke oder Materialbehandlung, um ein Verformen des Flanschabschnittes durch die Wirkung der durch den komprimierten Toleranzring erzeugten, radial wirkenden Klemmkraft zu vermeiden.
Im Gegensatz dazu wird bei einer Verbindung gemäß dem Konzept der Erfindung eine Verformbarkeit des Flanschabschnittes gezielt genutzt, um die von außen in radialer Richtung in das Innere des Flanschabschnittes wirkende Klemmkraft zur Befestigung eines Lagers, insbesondere eines Antriebslagers, zu nutzen. Auf diese Weise kann Material eingespart und die Konstruktion vereinfacht werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Lageraußenring ausschließlich durch die in radialer Richtung wirkende Kraft im Flanschabschnitt fixiert wird.
Konkret bedeutet dies, dass keine weiteren Befestigungselemente, beispielsweise Sicherungsringe, zur Befestigung, insbesondere formschlüssigen Befestigung des Lageraußenrings, eingesetzt werden und lediglich die von der außenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes in radialer Richtung wirkende, durch eine Pressverbindung und/oder die Kompression eines Ausgleichsrings erzeugte, Klemmkraft zur Befestigung des Lageraußenrings genutzt wird.
Dies führt zu dem Vorteil, dass die Anzahl der zur Befestigung des Lagers eingesetzten Konstruktionselemente, insbesondere Sicherungselemente, verringert werden kann und die konstruktive Aufbau der Verdichteranordnung somit vereinfacht werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verformbarkeit des Flanschabschnittes elastisch und/oder plastisch ist.
Konkret bedeutet dies, dass über die Auswahl eines geeigneten Materials, die örtliche Variation der Wandstärke des Flanschabschnittes und/oder die Anordnung von Aussparungen in der Wand des Flanschabschnittes ein gewünschtes Verformungsverhalten des Flanschabschnittes gezielt eingestellt werden kann.
Dies führt insbesondere bei einem elastischen Verhalten zu dem Vorteil, dass der Flanschabschnitt sich nach dem Demontieren stets wieder in den Ausgangszustand zurückbildet und somit einen mehrmaligen Ein- und Ausbau des Gehäuses ermöglicht. Hierbei wird die Klemmkraft bei jedem Montieren, bzw. Einstecken des Flanschabschnittes in den Aufnahmeabschnitt, wieder erzeugt und nach jedem Demontieren, bzw. Herausnehmen des Flanschabschnittes aus dem Aufnahmeabschnitt, wieder entfernt. Auf diese Weise kann auch bei Reparaturen des Antriebs das entsprechende Antriebslager einfacher, d. h. ohne Entfernung weiterer Sicherungselemente, ausgebaut werden.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft zum kraftschlüssigen Fixieren durch einen Ausgleichsring, der zwischen der außenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes und dem zylindrischen Aufnahmeabschnitt des weiteren Gehäuses angeordnet ist, erzeugt wird.
Konkret kann dieser Ausgleichsring aus einem elastisch und/oder plastisch verformbaren Material gebildet sein, um bei der Montage zwischen den beiden zu verbindenden Gehäuseteilen, insbesondere einem Flanschabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt, komprimiert zu werden und auf diese Weise eine Klemmkraft zu erzeugen, welche zu einer kraftschlüssigen Befestigung des Lageraußenringes und weiterhin zu einer kraftschlüssigen Verbindung der beiden zu verbindenden Gehäuseteile führt.
Dies führt zu dem Vorteil, dass während des Betriebes die Klemmkraft trotz Temperaturschwankungen aufrechterhalten werden kann. Dies ist der Fall weil Wärmeausdehnungen, welche bei herkömmlichen, beispielsweise durch Presspassung erzeugten, Verbindungen zu einem Nachlassen der Klemmkraft und somit zu den oben genannten Problemen führen würden, in einer Verbindung gemäß dem Konzept der Erfindung durch einen Ausgleichsring kompensiert werden. Aufgrund der Tatsache, dass sich der Ausgleichsring im komprimierten Zustand im Zwischenraum zwischen Flanschabschnitt und Aufnahmeabschnitt befindet, und die zum Komprimieren vollzogene Größenänderung, insbesondere Radiusverkleinerung, wesentlich größer ist als die zu erwartende Wärmeausdehnung, ist auch bei einem Vergrößern des Zwischenraums von einer Aufrechterhaltung der Klemmkraft auszugehen.
Auch wird hierdurch der Vorteil erreicht, dass Fertigungstoleranzen der jeweiligen zu verbindenden Gehäuse erhöht, d. h. gelockert werden können, wenn ein Ausgleichsring gemäß dem Konzept der Erfindung eingesetzt werden kann, da unabhängig von etwaigen, auf Fertigungsungenauigkeiten zurückzuführende Zwischenräume zwischen den Klemmpartnern durch die Komprimierung des Ausgleichsrings eine annähernd konstante, mindestens ausreichende Klemmkraft aufrechterhalten werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Ausgleichsring ein Toleranzring ist, insbesondere ein Metall-Federring, oder ein aus Gummi oder Kunststoff bestehender Ring mit geeignetem Querschnitt, oder ein weiteres geeignetes, komprimierbares Verbindungselement.
Konkret bedeutet dies, dass das gewünschte Befestigungsverhalten durch die Wahl des Konstruktionselementes und insbesondere die Materialwahl eingestellt werden kann. Durch den Einsatz eines Kunststoff-, insbesondere Gummielements kann beispielsweise in der Regel ein noch weiter verbessertes Dämpfungsverhalten erreicht werden, welches die Geräuschentwicklung vorteilhaft, d. h. reduzierend, beeinflusst. Auch für weitere Anwendungsziele, beispielsweise das Temperaturverhalten der Klemmverbindung oder die Kompensierung von Fertigungstoleranzen, kann ein entsprechendes Konstruktionselement gezielt ausgewählt werden.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ausgleichsring derart angeordnet ist, dass er die außenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes in tangentialer Richtung umfasst, insbesondere in einer die außenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes tangential umlaufenden Ringnut formschlüssig, insbesondere in axialer Richtung, fixiert ist.
Konkret kann dies bedeuten, dass ein Ausgleichsring auf dem Flanschabschnitt, die zylindrische Außenfläche des Flanschabschnittes umlaufend, angeordnet ist. Durch eine Ringnut kann weiterhin der Ausgleichsring zur Vereinfachung der Montage vor dem Verbinden der Gehäuseteile montiert und axial fixiert werden. Weiterhin wird durch eine derartige Ringnut eine gezielte Erhöhung der Verformbarkeit des Flanschabschnittes erreicht, was zu einer verbesserten Kraftübertragung der durch den Ausgleichsring erzeugten Klemmkraft in das Innere des Flanschabschnittes führt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Ausgleichsring in tangentialer Richtung auf dem Aufnahmeabschnitt des Verdichtergehäuses angeordnet ist, insbesondere in einer dem Aufnahmeabschnitt tangential umlaufenden Ringnut formschlüssig, insbesondere in axialer Richtung, fixiert ist.
Dies bedeutet konkret, dass der Ausgleichsring im Gegensatz zu der voran genannten Weiterbildung, auf der gegenüberliegenden Seite der Gehäuseverbindung, nämlich auf der Aufnahmefläche des Verdichtergehäuses angeordnet ist. Auch ist insbesondere, analog zu der voran genannten Weiterbildung, ein Fixieren des Ausgleichsrings durch eine in die zylindrische Oberfläche des Aufnahmeabschnitts eingebrachte Ringnut möglich. Hierbei kann die außenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes unverändert, insbesondere ohne Ringnut, bleiben, da der Ausgleichsring zur Erzeugung der Klemmkraft sich auf der Seite des Verdichtergehäuses befindet.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft zum kraftschlüssigen Fixieren durch eine entsprechende Übergangs- oder Presspassung zwischen der außenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes und dem zylindrischen Aufnahmeabschnitt des weiteren Gehäuses erzeugt wird. Konkret bedeutet dies, dass zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Flanschabschnitt und Aufnahmeabschnitt anstelle eines Ausgleichsringes beispielsweise eine Pressverbindung eingesetzt wird. Hierbei können insbesondere unter Berücksichtigung einer geeigneten Füge- bzw. Schrumpftemperatur die beiden, bzw. eines der beiden, zu verbindenden Gehäuseteile entsprechend erwärmt und dann zusammengefügt werden. Nach dem Abkühlen auf die Umgebungstemperatur des Gehäuseverbundes wirkt dementsprechend aufgrund der Pressung eine radial wirkende Klemmkraft, welche analog zu den voran beschriebenen Ausführungen den Lageraußenring kraftschlüssig fixiert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Ausgleichsring derart angeordnet ist, dass er die innenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes in tangentialer Richtung umläuft, insbesondere in axialer Richtung fixiert ist, vorzugsweise in einer die innenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes tangential umlaufenden Ringnut formschlüssig fixiert ist. Konkret bedeutet dies, dass der Ausgleichsring auf der innenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes, insbesondere in einer Ringnut, angeordnet ist, und der Ausgleichsring somit bei Montage eines Lagers in die innenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes eine Klemmkraft zur Fixierung des Lagers erzeugt. Weiterhin kann durch konstruktive Auslegung des Flanschabschnittes eine insbesondere elastische Verformbarkeit des Flanschabschnittes im Bereich des Ausgleichsrings in radialer Richtung erzeugt werden. Durch die Verformbarkeit wird der Flanschabschnitt bei Montage eines Antriebslagers mittels des Ausgleichsrings in radialer Richtung nach Außen verformt. Dies führt bei Montage von Antriebsgehäuse und Verdichtergehäuse, insbesondere durch Einstecken des Flanschabschnittes in den Aufnahmeabschnitt, weiterhin zu einer radial wirkenden Klemmkraft zwischen Flanschabschnitt und Aufnahmeabschnitt, welche zu einer Fixierung von Antriebsgehäuse an Verdichtergehäuse, insbesondere auch in axialer Richtung bewirkt.
Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Druckluftversorgungsanlage, welche eine Verdichteranordnung gemäß dem Konzept der Erfindung aufweist und ein Verfahren zur Montage einer Verdichteranordnung. Die Verdichteranordnung und/oder die Druckluftversorgungsanlage werden bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei die Druckluftversorgungsanlage besonders bevorzugt für die Pneumatikanlage, insbesondere in Form einer Luftfederanlage, eines Personenkraftwagens verwendet wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

1 eine erste Ausführungsform einer Verdichteranordnung in einer Schnittdarstellung,
2 eine zweite Ausführungsform einer Verdichteranordnung,
3 eine dritte Ausführungsform einer Verdichteranordnung,
4A eine perspektivische Darstellung des Antriebs der ersten Ausführungsform einer Verdichteranordnung und insbesondere des Flanschabschnittes,
4B eine perspektivische Darstellung des Antriebs der zweiten Ausführungsform einer Verdichteranordnung und insbesondere des Flanschabschnittes,
4C eine Schnittdarstellung eines Flanschabschnittes der dritten Ausführungsform einer Verdichteranordnung
4D eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Antriebs der dritten Ausführungsform einer Verdichteranordnung
5A ein Toleranzring als bevorzugte Ausführungsform eines Ausgleichsringes in perspektivischer Darstellung,
5B eine schematische Schnittdarstellung eines Toleranzringes.

In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Verdichteranordnung 1000 in einer Schnittdarstellung im mit einem Antriebsgehäuse 100 und einem verbundenen Verdichtergehäuse 140 dargestellt. Das Antriebsgehäuse 100 weist einen zylindrischen Hohlraum umschließenden Flanschabschnitt 102 auf. Der Flanschabschnitt 102 weist weiterhin eine zylindrische Außenfläche 104 und eine zylindrisch Innenfläche 106 auf.
Die zylindrische Innenfläche 106 ist zur Aufnahme eines Antriebslagers 108 ausgebildet. Das Antriebslager 108 kann als Wälzlager, insbesondere als einreihiges Rillenkugellager, ausgebildet sein. Der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 106 ist derart bestimmt, dass der Lageraußenring 110 des Antriebslagers 108 mit entsprechendem Spiel zur Montage in den Flanschabschnitt 102 eingesetzt werden kann.
In dieser Ausführungsform nimmt der Lagerinnenring 112 des Antriebslagers 108 einen Exzenteraufsatz 118 auf, welcher wiederum drehstarr, beispielsweise durch eine Presspassung, mit einer Antriebswelle 114 verbunden ist. Über den Exzenteraufsatz 118 kann beispielsweise ein in dem Verdichtergehäuse 140 befindlicher Hubkolbenkompressor oder Taumelkolbenkompressor angetrieben werden.
Das Antriebsgehäuse 100 ist mit dem Verdichtergehäuse 140 verbunden, indem der Flanschabschnitt 102 in eine entsprechende Öffnung des Verdichtergehäuses 140 gestellt wird, so dass die Außenfläche 104 des Flanschabschnittes 102 die Aufnahmeabschnitt 142 berührt bzw. annähernd berührt.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform in die Außenfläche 104 des Flanschabschnittes 102 eine tangential umlaufende Ringnut 116 eingebracht. Diese Ringnut 116 dient zur Fixierung eines Ausgleichsrings 120 und verhindert somit, dass sich der Ausgleichsring 120, insbesondere in axialer Richtung bei der Montage, verschiebt.
Durch das Komprimieren des Ausgleichsrings 120 beim Einstecken des Flanschabschnittes 102 in die Öffnung des Verdichtergehäuses 140 wird eine in radialer Richtung wirkende Kraft erzeugt, welche zum einen zu einer kraftschlüssigen Befestigung des Flanschabschnittes 102 und somit des Antriebsgehäuses 100 mit dem Verdichtergehäuse 140 führt, und zum anderen zu einer kraftschlüssigen Befestigung des Lageraußenringes 110 und somit des Antriebslagers 108 im Flanschabschnitt 102.
Die kraftschlüssige Befestigung des Lageraußenringes 110 mit dem Flanschabschnitt 102 ist auf eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit des Flanschabschnittes 102 zurückzuführen, welche eine Übertragung der durch das Komprimieren des Ausgleichringes 120 erzeugte, radial wirkende Kraft auf den Lageraußenring 110 ermöglicht.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, im Gegensatz zu einer Verbindung des Antriebsgehäuses 100 mit dem Verdichtergehäuse 140 mittels einer Presspassung, die Vergrößerung der zur Montage benötigten Fertigungstoleranzen. Durch den Ausgleichsring 120, welcher bei der Montage zwischen der außenseitigen Mantelfläche 104 des Flanschabschnittes 102 und dem Aufnahmeabschnitt 142 komprimiert wird, werden etwaige Zwischenräume, welche beispielsweise auf Ungenauigkeiten in der Fertigung zurückzuführen sind, ausgeglichen. Durch die Ausgleichswirkung des Ausgleichsrings 120 wird trotz etwaiger Zwischenräume eine radial wirkende, zur kraftschlüssigen Befestigung führende Kraft aufrechterhalten.
Insbesondere vorteilhaft ist dies, wenn sich im Betrieb bei Temperaturschwankungen die Größe der Zwischenräume, insbesondere aufgrund verschiedener Gehäusematerialien und damit unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Antriebsgehäuse 100 und Verdichtergehäuse 140, verändert.
Im Gegensatz zu dieser beschriebenen Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung, besteht bei einem herkömmlichen Gehäuse bzw. einer herkömmlichen Gehäuseverbindung, beispielsweise durch eine Presspassung, bei einem Temperaturanstieg die Gefahr eines Nachlassens der radial wirkenden, zur kraftschlüssigen Befestigung führenden Kraft, was zu einer erhöhten Geräusch- und Verschleißentwicklung, insbesondere des Antriebslagers, führt.
Somit führt die hier beschriebene Ausführungsform zu dem Vorteil, dass die zur kraftschlüssigen Befestigung führende, radial wirkende Kraft durch den Einsatz eines Ausgleichsrings 120, auch bei Temperaturschwankungen aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere erhöhter Verschleiß und Geräuschentwicklung insbesondere im Antriebslager vermindert bzw. verhindert werden.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Verdichteranordnung 2000 gemäß dem Konzept der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform, welche in 1 dargestellt ist, weist der Flanschabschnitt 202 des Antriebsgehäuses 200 keine tangential umlaufende Ringnut auf. Stattdessen weist der Aufnahmeabschnitt 242 eines weiteren Gehäuses 240 eine tangential umlaufende Ringnut 216 auf, welche einen Ausgleichsring 220 aufnehmen und insbesondere in axialer Richtung fixieren kann.
Funktional wird in dieser Ausführungsform ein im Wesentlichen ähnlicher Effekt erreicht, nämlich das Erzeugen einer radial wirkenden Kraft durch das komprimieren des Ausgleichsrings zur kraftschlüssigen Verbindung von Antriebsgehäuse 200 und Verdichtergehäuse 240 sowie von Lageraußenring 210 mit dem Flanschabschnitt 202 bzw. dem Gehäuse 200.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Verdichteranordnung 3000 gemäß dem Konzept der Erfindung. Im Unterschied zu den beiden vorher dargestellten Ausführungsformen ist der Ausgleichsring 320 in dieser Ausführungsform auf der innenseitigen Mantelfläche 306 des Flanschabschnittes 302, nämlich in einer Ringnut 316, angeordnet. Die Ringnut 316 ist tangential umlaufende auf der innenseitigen Mantelfläche 306 angeordnet, so dass sie nach Innen offen ist. Der Bereich der innenseitigen Mantelfläche 306, der die Ringnut 316 aufweist, sowie der die Ringnut 316 in einem axialen Abstand umgebende Bereich stellen in dieser Ausführungsform die Sitzfläche für das Antriebslager 308 dar. Bei Montage des Antriebslagers 308 durch Einstecken des Antriebslagers 308 in die die Sitzfläche bildende innenseitige Mantelfläche 306 des Flanschabschnittes 302, wird der Ausgleichsring 320 komprimiert und entfaltet so eine radiale Klemmkraft gemäß dem Konzept der Erfindung. Auf diese Weise wird vorteilhaft in dieser Ausführungsform das Antriebslager 308 bereits vor der Montage von Antriebsgehäuse 300 und Verdichtergehäuse 340 im Flanschabschnitt 302 fixiert.
Das Antriebslager stößt dabei beim Einstecken bis an die innenseitige Stirnseite 320 des Flanschabschnittes 302. Weiterhin bewirkt die Montage des Antriebslagers 308, und insbesondere des Lageraußenrings 310 mittels des Ausgleichsrings 320 gemäß dem Konzept der Erfindung eine elastische Verformung des Flanschabschnittes 302 in radialer Richtung nach außen. Diese Verformung wiederum bewirkt, dass bei der Montage von Antriebsgehäuse 300 und Verdichtergehäuse 340 durch Einstecken des Flanschabschnittes 302 in den Aufnahmeabschnitt 342 ebenfalls eine radiale Klemmkraft zwischen Flanschabschnitt 302 und Aufnahmeabschnitt 342 erzeugt wird. Diese Klemmkraft sorgt gemäß dem Konzept der Erfindung in vorteilhafter Weise für eine Fixierung von Antriebsgehäuse 300 an Verdichtergehäuse 340, insbesondere in axialer Richtung. Die innenseitige Mantelfläche 306 geht auf der - in axialer Richtung der innenseitigen Stirnseite 320 gegenüberliegenden Seite - in einen sich radial ausbreitenden Ringabschnitt 322 über, welcher zu einer Vergrößerung des Deckel-, bzw. Gehäusedurchmessers führt. An diesen Ringabschnitt 322 schließt wiederum ein sich in axialer Richtung ausbreitender hinterer Mantelabschnitt 324 an. An diesen hinteren Mantelabschnitt 324 schließt sich ein Befestigungsabschnitt 326 an, welcher sich sowohl in radialer als auch abschließend in axialer Richtung ausbreitet, und der insbesondere einen für die Montage relevanten Außendurchmesser des Flanschabschnittes 306 definiert.
In 4A ist weiterhin der Antrieb (A) der ersten Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In dieser Darstellung ist lediglich das Antriebsgehäuse 100 im unverbundenen Zustand, d.h. ohne Verdichtergehäuse 140, dargestellt. Der Exzenteraufsatz 118, weleher im verbauten bzw. verbundenen Zustand zum Antreiben des Verdichters V, beispielsweise eines Hub- oder Taumelkolbenkompressors, dient, ist durch eine kreisrunde Öffnung an der Stirnseite des Flanschabschnittes 102 aus dem Antriebsgehäuse 100 geführt.
Weiterhin ist die außenseitige Mantelfläche 104 des Flanschabschnittes 102 sichtbar. Die außenseitige Mantelfläche 104 weist weiterhin die tangential umlaufende Ringnut 116 auf, welche zur Aufnahme des Ausgleichsrings 120 dient.
In diese Ringnut 116 kann vor der Montage der Ausgleichsring 120 eingesetzt werden. Nach dem Einstecken des Flanschabschnittes 102 in den Aufnahmeabschnitt 142 des Verdichtergehäuses 140 wird der sich in der Ringnut 116 befindende Ausgleichsring 120 derart komprimiert, dass eine radial wirkende Kraft zur kraftschlüssigen Befestigung erzeugt wird.
4B zeigt einen Antrieb (A) der zweiten Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung in einer weiteren, perspektivischen Ansicht. Zu sehen ist, dass der Flanschabschnitt 202 in dieser Ausführungsform keine Ringnut zur Aufnahme eines Ausgleichsrings aufweist, da in dieser Ausführungsform eine derartige Ringnut auf Seite des Verdichtergehäuses 240, nämlich in der Aufnahmefläche 242, vorgesehen ist.
4C zeigt eine Schnittdarstellung eines Flanschabschnittes 302 der dritten Ausführungsform einer Verdichteranordnung. Ein derartiger Flanschabschnitt 302 kann beispielsweise als an das Antriebsgehäuse 300 befestigbarer Deckel oder als einstückig verbundener Teil des Antriebsgehäuses 300 ausgebildet sein. Der hier gezeigte Flanschabschnitt 302 weist an seiner rechten Stirnseite eine Öffnung zur Durchführung einer Antriebswelle 114 bzw. eines Exzenteraufsatzes 118 auf. Auf der innenseitigen Mantelfläche 306 des Flanschabschnittes 302 ist weiterhin eine tangential umlaufende Ringnut 316 zur Aufnahme eines Ausgleichsrings angeordnet. Dieser hier nicht dargestellte Ausgleichsring erzeugt gemäß dem Konzept der Erfindung bei Montage durch Kompression eine entlang des Umfangs des Ausgleichsrings in radialer Richtung wirkende Klemmkraft R. Zum einen wirkt die Klemmkraft R in die hier eingezeichnete Richtung RI, was eine kraftschlüssige Fixierung eines Antriebslagers zur Folge hat. Zum anderen wirkt die Klemmkraft R in die hier eingezeichnete Richtung RA, was zu einer kraftschlüssigen Fixierung beider Gehäuseteile aneinander führt, nämlich einem Antriebsgehäuse 301 an einem Verdichtergehäuse 340.
4D zeigt eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Antriebs der dritten Ausführungsform einer Verdichteranordnung 3000. Ein Flanschabschnitt 302 ist hier als Teil des Antriebsgehäuses 300 dargestellt. Eine tangential umlaufende Ringnut 316 ist zur Aufnahme eines Ausgleichsrings auf der innenseitigen Mantelfläche 306 des Flanschabschnittes 302 angeordnet. Ein Lageraußenring 310 eines Antriebslagers 308 ist mittels eines Ausgleichsrings 320 in der innenseitigen Mantelfläche 306 des Flanschabschnittes 302 fixiert. Die Fixierung des Lageraußenrings 310 erfolgt gemäß dem Konzept der Erfindung durch die Komprimierung des Ausgleichsrings 320 und die dadurch erzeugten in radialer Richtung wirkende Klemmkraft.
5A zeigt, als bevorzugte Ausführungsform eines Ausgleichsrings 120, einen Toleranzring 122. Dieser ist als federndes, gewelltes Spannelement ausgeführt und dient zur Kompensation von Fertigungstoleranzen, Montagefehlern und Temperaturdehnungen.
In 5B ist ein derartiger Toleranzring 122 als beispielhafte Ausführung eines Ausgleichsrings 120 schematisch in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Durch das Komprimieren des Toleranzringes 120 beim Einstecken einer Welle 404 in eine Nabe 402 wird eine in radialer Richtung wirkende Kraft erzeugt, welche eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle 404 und der Nabe 402 zur Folge hat.
Zur Erzeugung dieser in radialer Richtung wirkenden Kraft ist weiterhin der Einsatz von Konstruktionselementen mit ähnlicher Funktion möglich, beispielsweise Kunststoff-Ringe, O-Ringe, Ringfeder-Spannelemente, Spannhülsen, Kegelflächen-Spannelemente und dergleichen.
6 zeigt eine stark vereinfachte, schematische Übersicht einer Druckluftversorgungsanlage 500 mit einer Verdichteranordnung 1000, 2000, 3000 gemäß dem Konzept der Erfindung zur Versorgung einer Pneumatikanlage 600. Die Druckluftversorgungsanlage 500 weist eine Luftansaugung 0 zum Ansaugen von Frischluft auf, die weiterhin mit einem Einlass des Verdichters 700 fluidführend, insbesondere gasführend, verbunden ist. Der Verdichter 700 wird als Teil der Verdichteranordnung 1000 von einem Antrieb 800 über eine Antriebswelle 114 angetrieben. Die verdichtete Frischluft wird weiterhin über eine Druckluftquelle 1 bereitgestellt, an welche sich eine Abzweigung 510 anschließt. An diese Abzweigung 510 ist zum einen, über ein Entlüftungsventil 520, eine Entlüftung 3 angeschlossen. Zum anderen ist an die Abzweigung 510 ein Lufttrockner 520 angeschlossen, der weiterhin zu einem Druckluftanschluss 2 führt. An diesen sind weiterhin über eine Verzweigung, ein Druckluftspeicher 560 und die Pneumatikanlage 600 angeschlossen. Die Pneumatikanlage 600 kann beispielsweise eine Luftfederanlage, oder eine weitere pneumatische Anlage, insbesondere eine Fahrzeugs, sein. Weiterhin sind einzelne Ventile, Drosseln und dergleichen Stellmittel sowie einzelne Komponenten, insbesondere der Pneumatikanlage, in dieser Darstellung aus Gründen der Übersicht und Vereinfachung nicht dargestellt.
Bezugszeichenliste

0: Luftansaugung
1: Druckluftquelle
2: Druckluftanschluss
3: Entlüftung
100, 200, 300: Antriebsgehäuse
102, 202, 302: Flanschabschnitt
104, 304: Außenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes
106, 306: Innenseitige Mantelfläche des Flanschabschnittes
108,308: Antriebslager
110,210,310: Lageraußenring
112: Lagerinnenring
114: Antriebswelle
116: Ringnut zur Fixierung des Ausgleichsrings an der außenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes
118: Exzenteraufsatz
120, 220, 320: Ausgleichsring
122: Toleranzring
140, 240, 340: Verdichtergehäuse
142, 242, 342: Aufnahmeabschnitt
216: Ringnut zur Fixierung des Ausgleichsrings am Aufnahmeabschnitt
316: Ringnut zur Fixierung des Ausgleichsrings an der innenseitigen Mantelfläche des Flanschabschnittes
320: innenseitige Stirnseite
322: Ringabschnitt
324: hinterer Mantelabschnitt
326: Befestigungsabschnitt
500: Druckluftversorgungsanlage
510: Abzweigung
520: Entlüftungsventil
540: Lufttrockner
560: Druckluftspeicher
600: Pneumatikanlage
700: Verdichter
800: Antrieb
1000, 2000, 3000: Verdichteranordnung
A: Antrieb
R: Radial wirkende Kraft, Klemmkraft
RA: Radial nach außen wirkende Kraft
RI: Radial nach innen wirkende Kraft
V: Verdichter

Claims

Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) mit einem Verdichter (V) und einem Antrieb (A), wobei ein Antriebsgehäuse (100, 200, 300) des Antriebs (A) zur Aufnahme eines Antriebslagers (108, 308) mindestens einen praktisch zylindrischen Hohlraum umschließenden Flanschabschnitt (102, 202, 302) aufweist, und wobei - die außenseitige Mantelfläche (104, 304) des das Antriebslager (108, 308) aufnehmenden Flanschabschnittes (102, 202, 302) zur Verbindung des Antriebsgehäuses (100, 200, 300) mit einem zylindrischen Aufnahmeabschnitt (142, 242, 342) eines weiteren Verdichtergehäuses (140, 240, 340), des Verdichters (V), ausgebildet ist, und - die innenseitige Mantelfläche (106, 306) des das Antriebslager (108, 308) aufnehmenden Flanschabschnittes (102, 202, 302) zur Aufnahme des Antriebslagers (108, 308), nämlich eines Lageraußenringes (110, 210, 310) des Antriebslagers (108, 308), ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Lageraußenring (110, 210, 310) kraftschlüssig fixiert ist, wobei eine in radialer Richtung wirkende Kraft (R) zum kraftschlüssigen Fixieren von der außenseitige Mantelfläche (104, 304) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) durch Verformbarkeit des Flanschabschnittes (102, 202, 302) auf die innenseitige Mantelfläche (106, 306) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) oder zum kraftschlüssigen Fixieren von der innenseitige Mantelfläche (106, 306) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) durch Verformbarkeit des Flanschabschnittes (102, 202, 302) auf die außenseitige Mantelfläche (104, 304) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) übertragen wird.
Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (110, 210, 310) ausschließlich durch die in radialer Richtung wirkende Kraft (R) im Flanschabschnitt (102, 202, 302) fixiert wird.
Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformbarkeit des Flanschabschnittes (102, 202, 302) elastisch und/oder plastisch ist.
Verdichteranordnung (1000, 2000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft (R) zum kraftschlüssigen Fixieren durch einen Ausgleichsring (120, 220), der zwischen der außenseitige Mantelfläche (104) des Flanschabschnittes (102, 202) und dem zylindrischen Aufnahmeabschnitt (142, 242) des weiteren Gehäuses (140, 240) angeordnet ist, erzeugt wird.
Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsring (120, 220, 320) ein Toleranzring (122) ist, insbesondere ein Metall-Federring, oder ein aus Gummi oder Kunststoff bestehender Ring mit geeignetem Querschnitt, oder ein weiteres geeignetes, komprimierbares Verbindungselement.
Verdichteranordnung (1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsring (120) derart angeordnet ist, dass er die außenseitige Mantelfläche (104) des Flanschabschnittes (102) in tangentialer Richtung umfasst, insbesondere in einer die außenseitige Mantelfläche (104) des Flanschabschnittes tangential umlaufenden Ringnut (116) formschlüssig, insbesondere in axialer Richtung, fixiert ist.
Verdichteranordnung (2000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsring (220) in tangentialer Richtung auf dem Aufnahmeabschnitt (242) des weiteren Gehäuses (240) angeordnet ist, insbesondere in einer dem Aufnahmeabschnitt (242) tangential umlaufenden Ringnut (216) formschlüssig, insbesondere in axialer Richtung, fixiert ist.
Verdichteranordnung (1000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft (R) zum kraftschlüssigen Fixieren durch eine entsprechende Übergangs- oder Presspassung zwischen der außenseitigen Mantelfläche (104) des Flanschabschnittes (102) und dem zylindrischen Aufnahmeabschnitt (142) des Verdichtergehäuses (140) erzeugt wird.
Verdichteranordnung (3000) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsring (320) derart angeordnet ist, dass er die innenseitige Mantelfläche (306) des Flanschabschnittes (302) in tangentialer Richtung umläuft, insbesondere in axialer Richtung fixiert ist, vorzugsweise in einer die innenseitige Mantelfläche (306) des Flanschabschnittes (102, 202, 302) tangential umlaufenden Ringnut (316) formschlüssig fixiert ist.
Druckluftversorgungsanlage (500) zum Betreiben einer Pneumatikanlage, aufweisend eine Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Verfahren zur Montage einer Verdichteranordnung (1000, 2000, 3000), aufweisend die Schritte: - Einsetzen des Antriebslagers (108, 308) in den Flanschabschnitt (102, 202, 302) des Antriebsgehäuses (100, 200, 300), - Einsetzen des Flanschabschnittes (102, 202, 302) des Gehäuses (100, 200, 300) in den Aufnahmeabschnitt (142, 242, 342) des weiteren Gehäuses (140, 240, 340), dabei Erzeugung der in radialer Richtung wirkenden Kraft (R) zur Fixierung des Lageraußenrings (110, 210, 310) durch Komprimieren des Ausgleichsrings (120, 220, 320) oder eine entsprechende Übergangs- oder Presspassung.