DE3815741C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nebenantrieb für einen Luftpresser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zahnradgetriebene Luftpresser der obengenannten Art (siehe z. B. DE-OS 20 02 470) 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 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-Spielausgleichs­ zahnrades
• 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 Motorenmontageband 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 Geräuschent­ wicklung der Zahnflanken insbesondere im Bereich der OT- Stellung des bzw. der Kolben des Luftpressers zu vermindern, wobei aber verstärkte Umlauf-Biegebelastungen auf die Luftpresser-Kurbelwelle und die Nockenwelle 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 der Luftpresser- Kolben) gering gehalten. Es ergibt sich praktisch mit dem Luftpresser-Kurbelwellen-Umlauf entweder eine einmalige oder eine mehrfache (intervallmäßige) Eingriffsflankenspieländerung, welche zu einer wesentlichen Verbesserung des Belastungs­ niveaus 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 Kurbel­ wellen-Ende kann über eine Spannhülse erreicht werden, wobei die der OT-Stellung der Luftpresser-Kolben zugeordneten maximalen Zahnmeßweiten (innerhalb der Intervalle) jeweils in einer Verbindungsgeraden der beiden Zahnradmittelpunkte (Luftpresser-Antriebszahnrad und Zahnrad auf der Nockenwelle) liegen (der Zahneingriff zwischen beiden Rädern stellt die Verbindung dar). Hierbei wird jeweils zwischen Zylinderachse (Kolbenachse) des Luftpressers und der obengenannten Verbindungsgeraden der beiden Zahnradmittelpunkte ein bestimmter Winkel ϕ definiert.

In vorteilhafter Weise geschieht die Erhöhung der Zahnmeßweite pro Intervall an- und abschwellend über einige Zahneingriffe.

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

Diese zeigt eine schematisch dargestellte Stirnansicht (Schnittansicht) des Nebenantriebs für einen Luftpresser, dessen auf einer Kurbelwelle angebrachtes Antriebszahnrad mit einem Zahnrad auf der Brennkraftmaschinen-Nockenwelle im Eingriff steht und zwei gegenüber­ liegende Intervalle mit vergrößerter Zahnmeßweite, entsprechend einem 2-Zylinder-Reihen-Luft­ presser mit 180°-Kurbelwelle aufweist.

Die Figur zeigt einen Luftpresser 1, welcher als Zweizylinder-Kolbenverdichter (in Reihenanordnung) ausgebildet ist und wobei die in den Zylindern geführten Kolben 2 in bekannter Weise (nicht direkt gezeigt) über je eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben wird bzw. werden. Die Kurbelwelle steht mit einem Antriebsrad 3 in Verbindung, welches mit einem Zahnrad 4 auf der Nockenwelle der Brennkraftmaschine im Eingriff steht. Das Zahnrad 4 wiederum wird (nicht gezeigt) von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über Zahnräder angetrieben.

Das Luftpresser-Antriebszahnrad 3 auf der Luftpresser- Kurbelwelle erhält am Umfang zwei Intervalle I mit definiert vergrößerter Zahnmeßweite (entspricht größerer Profilverschiebung). Im Ausführungs­ beispiel liegen sich die zwei um 180° versetzte Intervalle I gegenüber (2-Zylinder-Reihen-Luftpresser). Dabei wird das Zahnspiel in den beiden Intervall-Bereichen klein gehalten; z. B. wird bei Erhöhung der Profilverschiebung um 0,15 mm das Eingriffsflankenspiel um 0,1 mm verkleinert. Die vergrößerte Zahnmeßweite wird intervallmäßig umfangsseitig so oft angebracht, wie Null­ durchgänge der Tangentialkraft auf einer Luftpresser- Umdrehung vorhanden sind. Die Erhöhung (Vergrößerung) der Zahnmeßweite pro Intervall geschieht an- und abschwellend über einige Zahneingriffe.

Die Mitten der Intervalle (maximale Zahnmeßweite) sind der jeweiligen OT-Stellung der Luftpresser-Kolben 2 zugeordnet. Die jeweiligen Mitten liegen dabei jeweils in einer Ver­ bindungsgeraden 5 der beiden Mittelpunkte der Zahnräder 3 und 4. Hierbei wird zwischen der Verbindungsgeraden 5 und der jeweiligen Zylinderachse 2 a (Kolbenachse) des Luft­ pressers 1 ein bestimmter Winkel ϕ definiert.

Das Antriebszahnrad 3 wird auf der Luftpresser-Kurbelwelle mit Hilfe einer nicht gezeigten Spannhülse orientiert, d. h. den OT-Stellungen der Luftpresser-Kolben 2 zugeordnet, angebaut. Mit anderen Worten, daß Luftpresser-Antriebszahn­ rad 3 wird in einer bestimmten Stellung (Winkellage) auf der Luftpresser-Kurbelwelle befestigt.

Abschließend ist zu erwähnen, daß in Abwandlung der Erfindung die erfindungsgemäßen größeren Zahnmeßweiten-Intervalle ebenso am Umfang des Nockenwellenzahnrades 4 vorliegen können.

Claims (2)

1. Nebenantrieb einer Brennkraftmaschine für einen Luftpresser, welcher als Einzylinder- oder als Mehrzylinder- Kolbenverdichter ausgebildet ist, wobei der bzw. die in dem oder in den Zylindern geführten Kolben über je eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben wird bzw. werden, die mit einem Antriebszahnrad in Verbindung steht, welches von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über Zahnräder angetrieben wird, wobei das Luftpresser- Antriebszahnrad in ein Zahnrad auf der Nockenwelle eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftpresser- Antriebszahnrad (3) umfangsseitig bei Einzylinder- Kolbenverdichtern ein Intervall (I) mit vergrößerter Zahnmeßweite und bei Mehrzylinder-Kolbenverdichtern mehrere derartige Intervalle (I) - sooft wie OT-Stellungen von Kolben auf einer Luftpresser- Kurbelwellenumdrehung vorhanden sind - vorgesehen sind, wobei die Mitten der Intervalle (die maximale Zahnmeßweite) der jeweiligen OT-Stellung der Luftpresser- Kolben (2) zugeordnet sind, was durch einen orientierten Anbau des Luftpresser-Antriebszahnrades (3) an die Luftpresser- Kurbelwelle erreicht wird.

2. Nebenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (Vergrößerung) der Zahnmeßweite pro Intervall (I) an- und abschwellend über einige Zahneingriffe verläuft.