DE3804574C2

DE3804574C2 -

Info

Publication number: DE3804574C2
Application number: DE3804574A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Gebhardt (Fh), 8506 Langenzenn, De
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1988-02-13
Filing date: 1988-02-13
Publication date: 1990-04-19
Also published as: SE8900455D0; US4952123A; GB2215782A; GB2215782B; DE3804574A1; SE468909B; FR2627227A1; GB8903162D0; IT8919235A0; SU1709921A3; IT1228065B; SE8900455L; JPH01247716A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nebenantrieb für einen Luftpresser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Nebenantrieb ist aus der DE-OS 36 16 672 bekannt.

Zahnradgetriebene Luftpresser der oben genannten Art haben gegenüber dem Antrieb durch Keilriemen den riesigen Vorteil eines wartungsfreien Antriebs. Hierbei erweist sich aber als nachteilig, daß die im Schadraum des Luftpressers nach Erreichen des oberen Totpunktes verbleibende (verdichtete) Luft expandiert, wobei die den Luftpresser antreibende Tangentialkraft plötzlich negativ wird und der Luftpresser Drehmoment abgibt. Dies führt zu schlagartigem Flankenwechsel im Zahneingriff verbunden mit einem unangenehmen Schlaggeräusch. Erschwerend kommt hinzu, daß das größte relative Geräuschauf kommen aus dem Luftpresser-Rädertrieb gerade dann vorhanden ist, wenn nach einem Bremsvorgang der Motor mit Leerlaufdrehzahl läuft und dabei der Luftbehälter mit Druckluft (für die Druckluft-Aggregate, wie Bremsanlagen, Schiebetüren und dergleichen) wieder gefüllt wird. Aufgrund der niedrigen Zünddrücke ist hier das Standgeräusch des Motors sehr niedrig und ein Flankenwechsel des Zahnradpaares entsprechend deutlich hörbar.

Zur Behebung dieser Nachteile (d. h. Verminderung des Eingriffs- Flankenspieles) sind eine ganze Reihe von Maßnahmen bekannt:

1. Umstellung der Werkstoffpaarung des Räderpaares von Stahl in Guß
2. Verwendung eines geteilten Luftpresser-Spielausgleichszahn rades
3. Einengung des Eingriffs-Flankenspieles durch Erhöhung der Zahnmeßweite
4. Spieleinstellung mit Exzenterverstellung.

All diese Maßnahmen sind entweder teuer in der Herstellung oder konstruktiv aufwendig und erfordern einen Mehraufwand am Motoren montageband bzw. bei Luftpressertausch in den Werkstätten. Zudem ergeben sich viele Fehlermöglichkeiten und Ungenauigkeiten durch individuelle Einstellpraktiken. Der größte Nachteil in Verbindung mit zu engen Spielen ist aber der über den gesamten Umfang einwirkende verstärkte Achsdruck auf Luftpresser-Lagerung und Luftpresser-Kurbelwelle sowie Nockenwelle und Nockenwellen- Lagerung. Bei wälzgelagerten Antriebswellen stellen Umfangslasten stark erschwerte Betriebsbedingungen dar. Bei gleitgelagerten Antriebswellen entsteht durch den ständig wirkenden Achsdruck eine hohe Lagertemperatur und vorzeitiger Lagerausfall. Dies führt letztendlich zu einer verringerten Lebensdauer der gesamten Luftpresser-Anordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung der Zahnflanken insbesondere im Bereich der OT-Stellung des Luftpresser-Kolbens zu vermindern, wobei aber verstärke Umlauf- Biegebelastungen auf die Luftpresser-Kurbelwelle und die Nockenwelle so weit wie möglich vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird bei einem Luftpresserantrieb der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird das Zahnspiel zwischen dem Luftpresser- Antriebszahnrad und dem Zahnrad auf der Nockenwelle nur im benötigten Zeitpunkt (also um den OT-Punkt des Luftpresser- Kolbens) gering gehalten. Es ergibt sich praktisch mit dem Luftpresser-Kurbelwellen-Umlauf eine sinusförmige Eingriffs flankenspieländerung (kein bzw. minimales Spiel bei OT, höchstes Spiel bei UT), welche zu einer wesentlichen Verbesserung des Belastungsniveaus im Luftpresser-Antrieb führt. Bei wälzgelagerten Antriebswellen wirkt auf den Wälzlager- Innenring eine Punktlast anstelle einer ungünstigen Umfangslast. Ebenso ergibt sich bei gleitgelagerten Antriebswellen eine größere Lebensdauer des Gleitlagers (da Belastungsverhältnisse sowie Schmier- und Kühlfunktion besser).

Die Fixierung des Luftpresser-Antriebszahnrades am Kurbelwellen- Ende kann über eine Spannhülse erreicht werden, wobei die der OT-Stellung des Kolbens des Luftpressers zugeordnete maximale Erhebung der Exzentrizität in einer Verbindungsgeraden der beiden Zahnrad mittelpunkte (Luftpresser-Antriebszahnrad und Zahnrad auf der Nockenwelle) liegt (der Zahneingriff zwischen beiden Rädern stellt die Verbindung dar).

Weitere Merkmale des Nebenantriebs nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Stirnansicht (Schnittansicht) des Nebenantriebs für einen Luftpresser, dessen auf einer Kurbelwelle angebrachtes Antriebszahnrad mit einem Zahnrad auf der Brennkraft maschinen-Nockenwelle im Eingriff steht und bei dem das Luftpresser-Antriebszahnrad eine definierte Exzentrizität aufweist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Eingriffsflankenspiel- Verlaufs zwischen dem Zahnrad auf der Nockenwelle und dem Luftpresser-Antriebszahnrad bei einer Luftpresser- Kurbelwellenumdrehung.

Die Fig. 1 zeigt einen Luftpresser 1, der als Kolbenverdichter mit einem in einem Zylinder geführten Kolben 2 ausgebildet ist. Letzterer wird in bekannter Weise (nicht direkt gezeigt) über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben, die mit einem Antriebszahnrad 3 in Verbindung steht. Dieses Antriebs zahnrad 3 steht mit einem Zahnrad 4 auf der Nockenwelle der Brennkraftmaschine im Eingriff. Das Zahnrad 4 wiederum wird (nicht gezeigt) von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über Zahnräder angetrieben.

Das Luftpresser-Antriebszahnrad 3 weist eine definierte Exzentrizität e auf. Die Exzentrizität stellt den Mittelpunktsabstand zwischen der Mitte (Mittelpunktsachse 6) der Laufverzahnung des Antriebszahnrades 3 und der Drehachse 5 der Luftpresser-Kurbelwelle dar. Die maximale Erhebung der Exzentrizität e, welche der OT-Stellung des Luftpresser- Kolbens 2 zugeordnet ist, liegt dabei in einer Verbindungs geraden 7 der beiden Zahnradmittelpunkte oder besser ausgedrückt der beiden Drehachsen von Antriebszahnrad 3 und Zahnrad 4 auf der Nockenwelle. Hierbei wird zwischen der Verbindungsgeraden 7 und der Zylinderachse 2 a (Kolbenachse) des Luftpressers 1 ein bestimmter Winkel ϕ definiert.

Das Antriebszahnrad 3 wird auf der Luftpresser-Kurbelwelle mit Hilfe einer nicht gezeigten Spannhülse orientiert, d. h. mit der OT-Stellung des Luftpresser-Kolbens 2 zugeordneter maximaler Erhebung angebaut. Mit anderen Worten, das Luftpresser-Antriebszahnrad 3 wird in einer bestimmten Stellung (Winkellage) auf der Luftpresser-Kurbelwelle befestigt.

Aus der Fig. 2 ist die Eingriffsflankenspieländerung 8 des Zahnradpaares 3/4 bei einer Luftpresser-Kurbelwellen- Umdrehung von 360° Kurbelwinkel ersichtlich. Dabei sind auf der Ordinate das Eingriffsflankenspiel in mm und auf der Abszisse die Kurbelwinkelgrade der Luftpresser-Welle aufgetragen. Der Spielverlauf gilt für eine Exzentrizität von e=0,15 mm. Bei OT-Stellung des Luftpresser-Kolbens 2 liegt kein Spiel vor, dagegen liegt bei UT-Stellung des Kolbens 2 das größte Zahnspiel vor.

Es wäre eventuell auch denkbar, die maximale Erhebung der Exzentrizität nicht exakt der OT-Stellung sondern lediglich in dem Bereich des OT-Punktes des Luftpresser-Kolbens 2 zuzuordnen. Dadurch kann ein eventuell vorhandenes Zahnrad geräusch, bedingt durch den zweiten Nulldurchgang der Tangential kraft des Luftpresser-Kolbens (ca. 30 bis 50° Kurbelwinkel der Luftpresser-Welle nach OT) beeinflußt werden. Ferner ist durch andere Wahl der Zahnmeßweite der Antriebszahnräder oder einer Korrektur des Achsabstandes eine Verschiebung des minimalen Eingriffsflankenspieles in den positiven oder negativen Bereich möglich.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird speziell bei einer eventuell vorausgehenden Spieleinstellung über einen Exzenter noch darin gesehen, daß hier der Luftpresseranbau ohne irgendeine aufwendige Einstellungsmessung erfolgen kann. (Luftpresser-Antriebszahnrad wird mit maximaler Exzentrizität in die Verbindungsgerade gedreht und mit Exzenterverstellung Flankenspiel 0 eingestellt).

Claims

1. Nebenantrieb einer Brennkraftmaschine für einen Luftpresser, welcher als Kolbenverdichter mit einem in einem Zylinder geführten Kolben ausgebildet ist, der über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben wird, die mit einem Antriebszahnrad in Verbindung steht, welches von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über Zahnräder ange trieben wird, wobei das Luftpresser-Antriebszahnrad in ein Zahnrad auf der Nockenwelle eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftpresser-Antriebszahnrad (3) eine definierte Exzentrizität (e) aufweist und daß die maximale Erhebung der Exzentrizität dem Bereich der OT-Stellung des Luftpresser-Kolbens (2) zugeordnet ist, was durch einen entsprechend orientierten Anbau des Luftpresser-Antriebsrades (3) an der Luftpresser-Kurbelwelle erreicht wird.

2. Nebenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftpresser-Antriebszahnrad (3) auf der Luftpresser- Kurbelwelle mit Hilfe einer Spannhülse fixiert ist.