DE3538522C2 - Exzenterantrieb für eine Drehmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Exzenterantrieb für eine Drehmasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Drehmassen werden beispielsweise durch die Läufer von nach dem Spiralprinzip arbeitenden Verdrängermaschinen gebildet, die bereits längere Zeit bekannt sind. Derartige Maschinen zeichnen sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung eines beispiels­ weise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und können daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen mit Vorteil heran­ gezogen werden. Während des Betriebes einer solchen als Kompres­ sor oder Pumpe arbeitenden Verdrängermaschine werden entlang der Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrän­ gerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer meh­ rere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von dem Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zum Auslaß hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels dementsprechend erhöht werden kann.

Für den Antrieb einer solchen Verdrängermaschine ist es weiter bekannt, zwei im Abstand voneinander angeordnete Exzenteranord­ nungen, die beispielsweise aus Exzenterkurbeln bestehen können, vorzusehen, wobei die eine der beiden Exzenteranordnungen im we­ sentlichen als Antriebsanordnung und die andere im wesentlichen als Führungsanordnung ausgebildet ist. Bei derartigen Verdränger­ maschinen ist es beispielsweise durch die DE-OS 28 31 179 und die DE-OS 31 07 231 bekannt, zur Vermeidung von unzulässig hohen Be­ lastungen, die durch Toleranzsummierung bei der Fertigung oder durch unterschiedliche Wärmedehnung zwischen den beiden Angriffs­ punkten an dem umlaufenden Läufer auftreten können, an wenigstens einem der Angriffspunkte, vorzugsweise an dem Angriffspunkt der Führungsvorrichtung, eine mit einer elastischen Bettung versehene Lageranordnung vorzusehen. Diese elastische Bettung wird bei die­ ser bekannten Ausführung beispielsweise durch einen gummielasti­ schen, das Lager umgebenden Außenring gebildet.

Zudem ist durch die US-PS 28 93 790 bekannt geworden, für eine Lagerbettung einen gummielastischen Profilring einzusetzen, der an seinem inneren und äußeren Umfang vorstehende Rippen aufweist. Durch diese Profilringgeometrie soll bei Schwingungen des Lagers eine variable Dämpfungscharakteristik erzeugt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ei­ nen Exzenterantrieb dieser bekannten Bauart weiterzuentwickeln und dabei auch Maßnahmen zur Vermeidung eines übermäßigen Ver­ schleißes dieser elastischen Lagerbettung vorzusehen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß soll die elastische Bettung also aus einem gummielastischen Profilring bestehen, der einen aus zwei durch einen Steg 20b verbundenen Kreisen 20a bestehen­ den und konzentrisch zur Lagerung ausgerichteten Profilquer­ schnitt aufweist. Dieser Profilquerschnitt sichert bei ver­ gleichsweise einfacher geometrischer Form eine für das Ver­ schleißverhalten vorteilhafte progressive Federkennung, bei der zunächst, nämlich so lange wie die kreisförmigen Profilelemente allein zum Tragen kommen, eine relativ weiche Federkennlinie mit relativ großen Federwegen vorhanden ist und bei der von einer be­ stimmten Belastung ab zusätzlich auch der Stegbereich des Profil­ querschnitts zum Tragen kommt, wodurch die Federkennung dann we­ sentlich steifer wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den übrigen Unteransprüchen, die u. a. Mittel zur axialen und Umfangs-Fixierung des Lagerringes gegenüber dem die Drehmasse bildenden Läufer vorschlagen, die vorzugsweise in den Profilring integriert sind. So kann der Profilring durch entsprechende Ausbildung der diesen aufnehmenden Nuten in dem Lagerring und dem Lagerauge des Läufers zur unmittelbaren axialen Fixierung herangezogen werden. Auch in Umfangsrichtung läßt sich der Profilring zur Festlegung heranziehen, indem er beispielsweise durch Anordnung eines oder mehrerer über den Umfang verteilte und im Querschnitt vergrößerte koaxial angeordnete zylindrische Verstärkungen einen Formschluß zwischen dem Lagerring und dem Lagerauge herstellt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine Ver­ drängermaschine mit der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Lagerauge des Läufers mit einer alternativen Ausführung der Lagerung und

Fig. 3 einen Teil einer Seitenansicht des Profilringes nach Fig. 2.

In den einzelnen Figuren der Zeichnung sind jeweils gleiche oder vergleich­ bare Bauteile mit gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich gekennzeichne­ ten Bezugszeichen versehen worden. Dabei ist in der Fig. 1 mit 1 die Ver­ drängermaschine insgesamt bezeichnet, die ein zweiteiliges Gehäuse 2a, 2b aufweist. In den beiden Gehäuseteilen sind jeweils zwei in Form spiralförmi­ ger Schlitze 8 ausgebildete Verdrängerkammern angeordnet, zwischen denen spiralförmige Randstege stehenbleiben. Weiter ist ein scheibenförmiger Läu­ fer 3 vorgesehen, der mit einer Nabe 4 unter Zwischenschaltung eines Lagers 7 auf einer Exzenterscheibe 6 einer Antriebswelle 5 so gehalten ist, daß während des Betriebs der Antriebswelle jeder Punkt des Läufers 3 eine durch die Exzentrizität der Exzenteranordnung bestimmte Kreisbewegung ausführt. Um diese Kreisbewegung der Läuferscheibe 3 sicherzustellen, greift an ihrem äußeren Umfang eine zweite Exzenteranordnung als Führungsvorrichtung an, die aus einem an einer Führungswelle 13 gehaltenen exzentrischen Zapfen 14 besteht, der mittels eines elastisch gebetteten Lagers in einem Lager­ auge 12 der Läuferscheibe 3 gelagert ist. Die Führungswelle 13 kann über einen hier nicht gezeigten Zahnriementrieb mit der Antriebswelle 5 zur winkel­ synchronen Drehung verbunden sein.

An der Läuferscheibe 3 sind auf beiden Seiten jeweils zwei leistenartige Verdrängerkörper 9 angeordnet, die jeweils in die Verdrängerkammern B der Gehäuseteile 2a, 2b hineinragen. Dabei weisen die Verdrängerkörper 9 eben­ falls eine Spiralform auf, deren Krümmung gegenüber derjenigen der Verdrän­ gerkammern 8 so bemessen ist, daß jeder Verdrängerkörper die an den Rand­ stegen vorgesehenen radial inneren und äußeren Umfangswände der zugeordneten Verdrängerkammern an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt. An den Stirnseiten der Ver­ drängerkörper 9 bzw. der Randstege der Gehäuseteile 2a, 2b sind federbelastete Dichtleisten 10, 11 vorgesehen, die axial gegen eine jeweils an dem anderen Bauteil vorgesehene Dichtfläche gedrückt werden und so eine Abdichtung der beim Umlauf der Verdrängermaschine zwischen dem Verdrängerkörper und den Umfangswänden der Verdrängerkammer gebildeten sichelförmigen Arbeitsräu­ me bewirkt, die sich von einem beispielsweise am äußeren Umfang des Gehäuses angeordneten Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zu einem beispiels­ weise am inneren Umfang des Gehäuses angeordneten Auslaß hin bewegen.

Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen sowie etwa auftretender Wärmedehnungs­ differenzen greift die Führungsvorrichtung 13, 14 über ein elastisch gebet­ tetes Lager an dem Lagerauge 12 der Läuferscheibe 3 an. Dazu ist in dem Lagerauge 12 unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Profilringes 20 ein Lagerring 15 gehalten, in dem über ein aus einem Käfig 16 und Nadeln 17 bestehenden Nadellager der exzentrischen Zapfen 14 der Führungsvorrichtung gelagert ist. Mit 18 ist eine in der Innenbohrung 26 des Lagerrings 15 gehal­ tene Dichtung angedeutet.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung sitzt der gummielastische Pro­ filring 20, dessen Profilquerschnitt "hundeknochenförmig" aus zwei über einen Steg 20b verbundenen Kreisen 20a besteht, in einer Umfangsnut 21 des Lagerringes 15, wobei Sicherungsringe 19 zur axialen Fixierung des Lagerringes 15 gegenüber dem Lagerauge 12 der Läuferscheibe 3 vorgesehen sind. Der gummi­ elastische Profilring 20 weist infolge seines Profilquerschnitts eine progres­ sive Federkennung auf, die bis zu einer bestimmten Belastung eine relativ weiche Federkennlinie und oberhalb dieser Belastung infolge des Mittragens des Steges 20b eine relativ steife Kennlinie aufweist.

Bei der Ausführung nach der Fig. 2 sind dem Profilring 20′, dessen Profil­ querschnitt demjenigen der Fig. 1 entspricht, noch zusätzliche Funktionen zugewiesen. Zunächst übernimmt der dort gezeigte Profilring 20′ neben der elastischen Lagerbettung auch noch die Aufgabe der axialen Fixierung des Lagerringes 15 gegenüber dem Lagerauge 12 der Läuferscheibe 3, indem er mit einem geringen axialen Spiel in die Nut 21′ des Lagerringes 15 bzw. eine Nut 22 des Lagerauges 12 eingesetzt ist und durch Formschluß eine axiale Festlegung der beiden Bauteile zueinander bewirkt.

Darüberhinaus wird der Profilring 20′ auch noch zur Festlegung der beiden Teile in Umfangsrichtung herangezogen, indem er einen oder mehrere über den Umfang verteilte, im Querschnitt vergrößerte koaxial angeordnete zylindri­ sche Verstärkungen 24 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 25 des Lagerauges 12 und des Lagerringes 15 eingreifen. Durch diesen zusätzlichen Formschluß wird der Lagerring 15 in dem Lagerauge 12 in Umfangsrichtung fixiert, so daß ein Mitdrehen des Lagerringes mit den Wälzkörpern 17 der Lagerung des Exzenterzapfens 14 während des Betriebs der Verdrängermaschine ausgeschlossen wird. Solches nach längerer Betriebszeit etwa durch erhöhte Lagerwiderstände verursachtes Mitdrehen des Lagerringes 15 würde nämlich zu einem Verschleiß des gummielastischen Profilringes und damit zu einem Abbau seiner Lagerbettungsfunktion führen.

Anstelle des hier mit Hilfe der an dem Profilring 20′ angebrachten zylin­ drischen Verstärkungen 24 erzeugten Formschlusses zwischen dem Lagerring 15 und dem Lagerauge 12 der Läuferscheibe 3 können auch andere Mittel zur Vermeidung eines Mitdrehens des Lagerringes 15 vorgesehen werden. So kann es mitunter ausreichen, im Grund der den Profilring 20′ aufnehmenden Nuten 21′ und 22 eine gezielte Rauhigkeit, z. B. eine Art Verzahnung aufzubrin­ gen, die unter der beim Betrieb auftretenden radialen Belastung ebenfalls einen, wenn auch geringeren Formschluß über den Profilring gewährleistet.

Schließlich wäre es auch möglich, bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung eine Festlegung des Lagerringes 5 in Umfangsrichtung gegenüber dem Lagerauge 12 dadurch zu erreichen, daß ein beispielsweise metallischer Anschlagstift in einer axial durch den Lagerring hindurchgehenden Bohrung, beispielsweise durch Einschrumpfen, befestigt ist, der an wenigstens einer Stirnseite des Lagerrings vorsteht und so zwischen den endseitigen Augen des Sicherungs­ ringes 19 angeordnet ist, daß er bei einer Verdrehung des Lagerringes ge­ genüber dem Lagerauge an einem der Ringaugen anschlägt. Darüberhinaus wären auch noch weitere Möglichkeiten zur Erzielung einer Umfangsfixierung zwischen dem Lagerring und dem Lagerauge, beispielsweise durch an den Sicherungs­ ringen vorgesehene und in entsprechende Ausnehmungen an dem Lagerring ein­ greifende Lappen oder dgl. vorstellbar.

Claims (7)

1. Exzenterantrieb für eine Drehmasse mit einer an wenigstens ei­ nem Punkt der Drehmasse angreifenden, durch eine erste Exzen­ teranordnung gebildeten Antriebsvorrichtung und mit einer an wenigstens einem weiteren, davon im Abstand angeordneten Punkt angreifenden, durch eine zweite Exzenteranordnung gebildeten Führungsvorrichtung sowie mit einer an wenigstens einem der Angriffspunkte vorgesehenen Lageranordnung mit einer elasti­ schen Bettung, wobei die elastische Bettung aus einem zwischen einem Lagerring (15) der Lageranordnung und einem an der Dreh­ masse (3) vorgesehenen Lagerauge (12) gehaltenen gummielasti­ schen Profilring (20) mit einer eine in radialer Richtung pro­ gressive Federkennung ergebenden Gestaltung gebildet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Profilring (20) einen aus zwei durch einen Steg (20b) verbundenen Kreisen (20a) bestehenden, konzentrisch zur Lageranordnung ausgerichteten Profilquer­ schnitt aufweist.

2. Exzenterantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (20, 20′) in einer zumindest an dem Lagerring (15) vorgesehenen, umlaufenden Ringnut (21, 21′, 22) gehalten ist.

3. Exzenterantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel zur axialen Fixierung des Lagerringes (15) gegenüber der Drehmasse (3) vorgesehen sind.

4. Exzenterantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine in axialer Richtung formschlüssige Hal­ terung des Profilringes (20′) zumindest in dem Lagerring (15) gebildet sind.

5. Exzenterantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel zur Fixierung des Lagerringes in Um­ fangsrichtung gegenüber der Drehmasse (3) vorgesehen sind.

6. Exzenterantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel durch eine in Umfangsrichtung formschlüssige Halterung des Profilringes (20′) zwischen der Drehmasse (3) und dem La­ gerring (15) gebildet sind.

7. Exzenterantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Profilringes (20′) ein oder mehrere im Quer­ schnitt vergrößerte, zylindrische Verstärkungen (24) vorgese­ hen sind, die in einander zugeordnete Ausnehmungen (25) des La­ gerringes (15) und der Drehmasse (3) eingreifen.