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Vorrichtung zum Antrieb eines Verdichters von Erennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb,des Verdichters von Brennkraftmaschinen,
bei der die Antriebswelle die gleichachsig zu ihr angeordnete Verdichterwelle über
zwei Übersetzungsgetriebe antreibt, von denen jedes aus zwei Paaren von auf einer
Welle angeordneten Zahnrädern besteht, die bezüglich der Antriebswelle gegenüberliegen
und durch je eine im Innern eines Zahnrades des Übersetzungsgetriebes angeordnete
Reibkupplung ein- und ausgekuppelt werden, während auf der Verdichterwelle ein beiden
Übersetzungsgetrieben gemeinsames Ritzel vorgesehen ist.
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Bekannt sind Übersetzungsgetriebe zwischen Antriebs- und Verdichterwelle,
die mehrere Vorgelege mit verschiedenen übersetzungsverhältnissen aufweisen, wobei
jedes Vorgelege mit einer Reibungskupplungsvorrichtung,, die auch druckgesteuert
sein kann, versehen ist, um die einzelnen Übersetzungsv orgelege ein- bzw. ausschalten
zu können. Weiter ist die Anordnung der einzelnen Übersetzungsvorgelege längs des
Umfanges des angetriebenen Zahnrades an sich bekannt. Es ergeben sich jedoch hierbei
durch Verwendung nur eines Zahnrades der Antriebswelle für alle zu betätigenden
Vorgelege Nachteile, die darin bestehen, daß zur Umschaltung der einzelnen Übersetzungen
besondere Schaltvorrichtungen, wie Hebel, Gabeln, Muffen o. dgl., vorgesehen werden
müssen, die die Anlage umständlich gestalten, mehr Raum beanspruchen und eine achtsame
Bedienung erfordern.
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Durch die vorliegende Erfindung soll dies dadurch vermieden werden,
daß je ein zum Antrieb jedes Übersetzungsgetriebes auf der Antriebswelle fest angeordnetes
Zahnrad dauernd mit dem dazu gehörigen Zahnrad des
betreffenden
Übersetzungsgetriebes in Eingriff steht und vom Antriebsritzel angetriebene Fliehkraftmassen
im Innern eines vom Antriebsritzel in Drehung versetzten Gehäuses radial verschiebbar
angeordnet sind und unter der Fliehkraftwirkung ein Zahnrad mit dem Antriebsritzel
kuppeln, dessen Abkupplung vom Antriebsritzel durch einen in an sich bekannter '%'e.ise
druckmittelgesteuerten und in axialer Richtung beweglichen Kolben erfolgt, der mit
einem Außengewinde versehen ist, das bei der durch das Druckmittel hervorgerufenen
Längsverschiebung des Kolbens mit dem Innengewinde einer mit den Flielikraftmassen
fest verbundenen, drehbaren, aber nicht verschiebbaren Hülse in Eingriff kommt und
dadurch die Hülse um einen kleinen Winkelbetrag dreht, wodurch die Fliehkraftmassen
um eine kleine Strecke in radialer Richtung nach innen zu bewegt «-erden.
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Eine derartige Vorrichtung beansprucht sehr wenig Raum und hat weiter
den Vorteil, daß infolge der gleichmäßig auftretenden Beanspruchungen die Lager
der Verdichterwelle nur gering beansprucht werden, was wiederum eine lange Lebensdauer
und eine vereinfachte Schmierung zur Folge hat. Für den Antrieb von Verdichtern
ist eine derartige Fliehkraftkupplung besonders geeignet, weil die Kupplungskraft
von der Drehzahl abhängig ist, während Reibscheibenkupplungen diese Eigenschaft
nicht aufweisen. Die Flielikraftkupplung schützt damit den Verdichter bei jeder
Motordrehzahl vor allzu starken Beanspruchungen, wie sie z. B. durch eine rasche
Beschleunigung der Brennkraftinaschine auftreten könnten.
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Die Zeichnung stellt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie einige
Ausführungsbeispiele dar.
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Abb. i zeigt die Vorrichtung in Vorderansicht.
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Die Abb. 2 und 3 gehen die Zahnrädergetriebe gemäß den nach den Linien
2-z und 3-3 der Abb. i gelegten Schnitten wieder.
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Die Abb..I und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer durch ein
Druckmittel gesteuerten Fliebkraftkupplung.
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Die Welle JI ist mit dein Antriebsmotor durch eine.nicht gezeigte
elastische Kupplung verbunden: auf ihr sind fest die beiden Zahnräder P und .-?
angeordnet, welche voneinander verschiedene Durchmesser haben. Die Verdichterwelle
X ist gleichachsig zur Welle 1I vorgesehen und trägt fest das Ritzel 1', «-elches
entweder vom Zahnrad P oder vom Zahnrad .-I angetrieben wird, wobei zwischen Zahnrad
und Ritzel jeweils ein LTbersetzungszahnrädergetriebe eingeschaltet ist. Jedes dieser
beiden Übersetzungsgetriebe wird aus je zwei mit dem Ritzel L' kämmenden Zahnrädern
R und C gebildet, wobei sowohl die beiden Zahnräder R als auch die beiden Zahnräder
C einander gegenüberliegen. Diese Zahnräder R und C sind jeweils mit einer Reibungskupplung
F versehen. Die Reibungskupplung kann die Verbindung der Zahnräder R und C mit den
dazugehörigen Ritzeln O und B herstellen. Auch diese Ritzel sind paarweise angeordnet
und liegen einander gegenüber; sie stehen dauernd in fester Verbindung mit den auf
der Welle 1I befestigten Antriebszahnrädern P bz«-. _3.
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Die Betätigung der Kupplung erfolgt zweckmäßig durch eine Druckflüssigkeit.
da dadurch eine leichte und raumsparende Anordnung ermöglicht wird. Es kann jedoch
als Druckmittel auch Druckluft benutzt werden.
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Infolge des gleichmäßigen Auftretens der Beanspruchungen ül)erträgt
das Ritzel 1" sowohl beim Antrieb durch das Zahnradgetriebe A-B-C als auch beim
Antrieb durch das Zahnradgetriebe P-OO-R auch bei hohen Drehzahlen nur Drehbeanspruchungen
auf die Verdichterwelle, wodurch eine lange Lebensdauer und eine leichte Schmierung
der Wellenlager gewährleistet wird.
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Gemäß einer wegen ihres hohen Wirkungsgrades und ihres geringen Raumbedarfs
besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden zur Betätigung der
Kupplung Fliehkraftmassen benutzt, welche immittelbar als Kupplungsglieder verwendet
werden und welche durch die Ritzel B und O in Drehung versetzt und in radialer Richtung
gegen die Zahnräder C und R angepreßt «-erden.
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In Abb..I ist mit i ein Ritzel bezeichnet, welches den Ritzeln D und
B der Abb. i bis 3 entspricht, und welches eine lange Nabe 2 besitzt, die auf der
`'Felle 3 drehbar ist. Mittels des Flansches 4 trägt die Nabe 2 ein ringförmiges
Gehäuse 5, auf dein drehbar der Radkranz 6 angeordnet ist, welcher den Zahnrädern
R und C der Abb. i bis. 3 entspricht. Im Gehäuse 5 sind die Fliehkraftmassen 7 in
radialen Gehäuseöffnungen in radialer Richtung beweglich, welche sich unter der
Einwirkung der Fliehkraft an den Zahnkranz 6 anpressen und diesen beiden Drehbewegungen
mitnehmen. Ein kolbenähnlicher und mit seiner Längsachse parallel zur Drehachse
angeordneter Zapfen 8., geht quer durch die Fliehkraftniasse hindurch. Ain Zapfen
8 ist die Schubstange 9 angelenkt, «-elche mit ihrem anderen Ende gelenkig
mit dem Zapfen io einer Buchse i i verbunden ist. Die Buchse i i kann sich um einen
geringen Winkelbetrag um .die Nabel drehen, kann sich aber auf dieser nicht verschieben.
Ein
Gewinde i i" mit großer Steigung ist an der Innenseite dieser Buchse i i vorgesehen.
Dieses Gewinde greift in ein entsprechendes Gewinde 12" einer Buchse 12 ein, welche
mittelbar auf der Nabe 2 sitzt und sich auf dieser in der Längsrichtung verschiebt,
nicht aber um diese drehen kann. Eine Verschiebung der Buchse 12 in' Achsrichtung
auf der Nabe 2 bewirkt den Eingriff der beiden Buchsengewinde iia und 12" und damit
eine Drehung der Buchse i i um einen kleinen Winkelbetrag. Die Gewinde sind dabei
so angeordnet, daß die Annäherung der beiden Buchsen, d. h. die Drehung der Buchse
i i, die Fliehkraftmasse 7 vom Zahnkranz 6 entfernt, also das Auskuppeln dieses
Zahnkranzes bewirkt, der nun nicht mehr vom Ritzel i angetrieben wird. Um diese
Auskupplung entgegen der Wirkung der Fliehkraft durch eine Druckmittelsteuerung,
hier ,durch eine Flüssigkeitssteuerung, vornehmen zu können, bildet die Buchse 12
mit dem flüssigkeitsgesteuerten Kolben 13 ein einziges Stück, wobei sich der Kolben
13 in einem kurzen Zylinder 14 be-,vegt. Dieser Zylinder 1,4 ist fest mit
der Welle 3 verbunden. Die Zuführung des Druckmittels erfolgt durch die Bohrungen
3' in der Welle bzw. im Zylinder.
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In der Ausführungsform gemäß Abb. 5 ist der durch das Druckmittel
bewegte Kolben und der entsprechende Zylinder gegenüber der Welle 3 fest angeordnet.
Der Zylinderraum 14, welchem das Druckmittel durch die Leitungen 1q.' zugeführt
wird, ist fest mit dem Verdichtergehäu@se bzw. mit dem Motorkurbelwellengehäuse
verbunden oder bildet mit einem dieser Teile ein Stück. Der Kolben 13, ist
mit der Buchse ii durch ein Kugellager 15 verbunden, welches den Axialdruck
des Kolbens 13Q auf die Welle 3 überträgt. Mit ii, und i2" sind wiederum die Buchsengewinde,
mit i das Ritzel, mit 5 das Gehäuse und mit 6 der Zahnkranz bezeichnet.
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Diese in axialer Richtung wenig Platz beanspruchende Vorrichtung ist
besonders für Flugmotöreri geeignet, umden Verdichter entsprechend der Flughöhe
mit verschiedenen Drehzahlen betreiben zu können. In geringer Flughöhe wird dabei
das -höhere Übersetzungsgetriebe ausgekuppelt.
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Der Zahnkranz C des niedrigeren Übersetzungsgetriebes (A,'B,
C, Tl in der Abb. i) kann auch ohne Reibkupplung ausgebildet werden und in
diesem Falle durch eine nur in einer Richtung wirkende Kupplung (Freilauf) mit seinem
Ritzel B verbunden werden. Wenn dann das Zahnrad R des höheren Übersetzungsgetriebes
eingeschaltet wird, werden die Zahnräder C im Leerlauf mitgenommen, und zwar nicht
durch das Ritzel B, sbndern durch das auf der Verdichterwelle sitzende Ritzel V
und mit der Winkelgeschwindigkeit der Zahnräder R und der Ritzel O.