DE3243571A1

DE3243571A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien

Info

Publication number: DE3243571A1
Application number: DE19823243571
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr.-Ing. Emmenthal; Claus Müller; Otto Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Schäfer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1984-05-30

Description

Verdrängermaschine für kompressible Medien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.
Verdrängermaschinen dieser 3auart sind im Prinzip beispielsweise durch die DE-OS 26 03 462 sowie weitere Patentanmeldungen bekannt.
Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Kompressor zeichnet sich durch eine pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Eraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und kann daher mit Vorteil -für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen, das heißt also zur Erhöhung des Druckniveaus des der Brennkraftmaschine zuzuflihrenden Kraftstoff-Luft-Gemisches, herangezogen werden.
Bei diesen Verdrängermaschinen ist die Fördermenge bei gegebenem Liefergrad und damit bei Auflademaschinen der maximale Ladedruck der Brennkraftmaschine durch die Antriebsübersetzung festgelegt, zumal das innere Druckverhältnis eines solchen Spiralkompressors durch die gewählte Geometrie fest vorgegeben ist. Wenn, wie dies aus Kostengrunden für Aufladezwecke häufig der Fall ist, eine starre Antriebsverbindung zwischen dem Spiralkompressor und der diesen antreibenden Brennkraftmaschine vorhanden ist, fördert also der Kompressor auch noch in solchen 3etriebszuständen, zum Beispiel bei Teillast und im Leerlauf, in denen eine Aufladung der 3rennkraftmaschine nicht mehr erforderlich bzw. sogar nicht mehr erwünscht ist. Dadurch entstehen Leistungsverluste und zusätzlich ergeben sich ungünstige Temperaturerhöhungen des geförderten und gegebenenfalls nach Entspannung wieder in den Einlaß des Laders zurückgeführten Arbeitsmittels.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Verdrängermaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, bei der durch einen einfachen Eingriff in den Verdrängermaschinenantrieb die Fördermenge veränderbar ist, um so insbesondere bei der Anwendung als Ladekompressor für Brennkraftmaschinen die Liefercharakteristik des Kompressors an den momentanen Bedarf des Motors anzupassen und bei Teillast eine spürbare Reduzierung der Antriebsleistung zu erreichen.
I)ie Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Verstellung der Exzentrizität des Läuferantriebs wird die Hubbewegung des Verdrängerläufers in dem Gehäuse verstellt, wodurch bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl die Fördermenge reduziert wird. Bei geeigneter Auslegung kann dabei die Fördermenge durch Veränderung der Exzentrizität zwischen dem Wert 0 und einem Maximalwert zwischen der Fördermenge O und einer maximalen Fördermenge variiert werden, wobei diese Variation bei Verwendung der Verdrängermaschine als Auflademaschine für Brennkraftmaschinen zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine vorgenommen werden soll. Dabei kann als Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine die Stellung eines Beistungsstellglieds der Brennkraftmaschine, beispielsweise also einer Drosselklappe oder eines Fahrpedals bei einem Fahrzeug, herangezogen werden. Bei mit Drosselklappen ausgerüsteten, gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen kann auch der Saugrohrunterdruck als Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine genommen werden.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt durch einen Antrieb für den Läufer der Verdrängermaschine, bei dem mit 1 eine gegenüber einem feststehenden Gehäuse 2 durch Lager 3 gelagerte Antriebswelle bezeichnet ist, die'an ihrem einen Ende eine von einem hier nicht gezeigten Antriebsmotor über einen Riementrieb angetriebene Riemenscheibe 4 aufweist. Als Antriebsmotor kann dabei, insbesondere in Fällen, wo die Verdrängermaschine als Aufladekompressor für eine Brennkraftmaschine herangezogen wird, die Brennkraftmaschine selbst verwendet werden.
An dem der Riemenscheibe 4 abgewandten Ende der Antriebswelle 1 ist eine Schwenkscheibe 6 gehalten, die mit einem Antriebszapfen 7 in die hier nicht näher gezeigte Läuferscheibe der Verdrängermaschine eingreift. Um dabei durch Veränderung des Abstands der Antriebszapfenachse 15 von der Antriebswellenachse 14 die Exzentrizität des Läuferantriebs und damit die Fördermenge der Verdrängermaschine bei gleichbleibender Drehzahl verändern zu können-, ist die Schwenkscheibe 6 nicht starr an der Antriebswelle 1, sondern dieser gegenüber verschwenkbar gehalten. Dazu greift ein Schwenkzapf 8 der Schwenkscheibe 6 in eine an einer Wellenscheibe 5 der Antriebswelle 1 exzentrisch eur Antriebswellenachse 14 angeordnete Bohrung 9 ein. Weiterhin ist eine Stellwelle 10 vorgesehen, die durch eine zentrische Bohrung 17 der Antriebswelle 1 hindurchgeführt und in dieser gegenüber der Antriebswelle 1 relativ verdrehbar gehalten ist sowanihrem der Schwenkscheibe 6 zugewandten Ende einen Stellnocken 11 aufweist, der in eine Ausnehmung 12 der Schwenkscheibe 6 eingreift. Wie näher aus der Figur 2 der Zeichnung ersichtlich ist, die einen Schnitt gemäß den Schnittlinien II-II nach Figur 1 zeigt, ergibt sich bei einer Relativverdrehung der Stellwelle 10 gagenüber der Antriebswelle 1 in Richtung des mit 13 bezeichneten Pfeiles eine relative Verdrehung der Schwenkscheibe 6 gegenüber der Antriebswelle 1 um den Schwenkzapfen 8. Während mit ausgezogenen Linien in der Figur 2 eine Stellung der Schwenkscheibe 6 zur Antriebswelle 1 gezeigt ist, bei der die Schwenkzapfenachse 15 mit der Antriebswellenachse 14 zusammenfällt, bewegt sich bei einer Verstellung der Stellwelle 10 die Antriebszapfenachse 15 auf dem mit strichpunktierten Linien angedeuteten Kreisbogen 16 bis zu einer durch die Abmessungen des Stellnockens 11 gegebenen maximalen Auslenkung 15', der eine maximale Exzentrizität e zumax geordnet ist.
Während sich bei gegebener Drehzahl der Antriebswelle 1 bei maximaler Exzentrizität e auch die maximale Fördermenge der Verdränmax germaschine ergibt, reduziert sich bei Verringerung der Exzentrizität die Fördermenge, bis bei der mit ausgezogenen Linien angedeuteten Stellung mit e = O auch die Fördermenge der Verdrängermaschine 0 wird. Durch Relativverstellung der Stellwelle 10 kann somit die Fördermenge der Verdrängermaschine kontinuierlich bei gleichbleibender Drehzahl reduziert werden.
Bei Anwendung dieser Verdrängermaschinen für die Aufladung von Brennkraftmaschinen kann dabei die Stellwelle 10 in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verstellt werden, indem bis zu einer vorgegebenen Grenzteillast, bis zu der eine Aufladung nicht erforderlich ist, die Exzentrizität bei 0 gehalten wird, während mit zunehmender Belastung die Exzentrizität kontinuierlich bis zu ihrem maximalen Wert erhöht wird. Dazu kann ein hier nicht weiter dargestellter Stellantrieb zur relativen Verstellung der Stellwelle 10 gegenüber der Antriebswelle 1 in Abhängigkeit von der Stellung eines Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel bei mit Drosselklappen ausgerüsteten Otto-Brennkraftmaschinen der Stellung der Drosselklappe oder bei Brennkraftmaschinen von Eraftfahrzeugen allgemein der Stellung des Fahrpedals, herangezogen werden.
Auch läßt sich bei mit Drosselklappen ausgerüsteten Brennkraftmaschinen de Saugrohrunterdruck zur direkten Verstellung der Stellwelle, beispielsweise über eine Unterdruckdose, heranziehen.
Bei Verdrängermaschiaen, deren Läuferscheibe mittels zweier Exzenteranordnungen angetrieben wird, muß die erfindungsgemäße Exzenterverstellung nicht unbedingt doppelt vorasaehen werden. Es sind daneben auch schon Lagerungen der Läuferscheibe vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 32 07.866.8), bei denen nur eine Exzenteranordnung im mittleren Bereich der Läuferscheibe vorgesehen ist, während an ihrem äußeren Rand eine Schwenklagerung oder dgl-. vorgesehen ist. Hierbei wäre die erfindungsgemäße Exzenterverstellung natürlich nur einfach erforderlich.
Es ist selbstverständlich, daß das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel die Erfindung nicht einschränken soll. So sollen auch andere Konstruktionen, die eine kontinuierliche Veränderung der Exzentrizität des Läuferantriebs ermöglichen, eingeschlossen sein.
Leerseite

Claims

ANSPRüCHE W Verdrängermaachine für kompressible Medien mit wenigstens einer in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Verdrängerkammer und mit einem dieser Verdrängerkammer zugeordneten, ebenfalls spiralförmig ausgebildeten, band- oder zungenartigen Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, daß während des Betriebes Jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden der Verdrängerkammer begrenzte, im wesentlichen auf einer Kreisbahn liegende Bewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen der Verdrängerkaminer so bemesse ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände der Verdrängerkammer an jeweils mindestens einer beim Betrieb in Umfangsrichtung kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt, wobei zwischen den Umfangswänden der Verdrängerkammer und dem Verdrängerkörper gebildete sichelförmige Arbeitsräume unter Verringerung des von ihnen eingeschlossenen Volumens von einem Einlaß zu einem Auslaß verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität des Läuferantriebs kontinuierlich veränderbar ist.
2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität zwischen dem Wert 0 und einem Maximalwert veränderbar ist.
3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Antriebsmotor antreibbare Antriebswelle (10) vorgesehen ist, die mit einer um eine exzentrisch zur Antriebswellenachse (14) angeordnete Schwenkachse (8) verdrehbare, einen an dem Läufer angreifenden Antriebszapfen (7) aufweisende Schwenkscheibe (6) verbindbar ist, und daß ein den Abstand zwischen der Antriebswellenachse (14) und der Antriebszapfenachse (15) der Schwenkscheibe (6) verändernder Stellantrieb (10 - 12) vorgesehen ist.
4. Verdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb durch eine konzentrisch in der hohlen Antriebswelle (1) gelagerte Stellwelle (10) gebildet ist, die zur Verstellung der Exzentrizität mit einem einen Vezstellnocken (11) aufweisenden Ende in eine mit dem Nocken in Beruhrungskontakt kommende Ausnehmung (12) der Schwenkscheibe (6) greift.
5. Als Auflademaschine für Brennkraftmaschinen verwendete Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität des Verdrängermaschinenantriebs in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verstellbar ist.
6. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität in Abhängigkeit von dem in dem Saugrohr der Brennkraftmaschine auftretenden Unterdruck verstellbar ist.
7. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität in Abhängigkeit von der Stellung eines Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine verstellbar ist.