EP0463370A2 - Exzenterantrieb für eine Drehmasse - Google Patents

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EP0463370A2
EP0463370A2 EP91108427A EP91108427A EP0463370A2 EP 0463370 A2 EP0463370 A2 EP 0463370A2 EP 91108427 A EP91108427 A EP 91108427A EP 91108427 A EP91108427 A EP 91108427A EP 0463370 A2 EP0463370 A2 EP 0463370A2
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EP
European Patent Office
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rotating mass
bearing arrangement
bearing
displacer
eccentric drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91108427A
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English (en)
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EP0463370A3 (en
Inventor
Hartmut Dipl.-Ing. Stehr
Jörg Ahrens
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements

Definitions

  • the invention relates to an eccentric drive for a rotating mass according to the preamble of claim 1.
  • One area of application for such an eccentric drive is a spiral loader with a rotor executing a circular movement (rotating mass) for charging an internal combustion engine in a motor vehicle, as is known, for example, from the Motortechnische Zeitschrift MTZ 46 (1985) 323-327.
  • Two eccentric arrangements provided together form a double crank parallelogram. Deviations from the ideal dimensions of the parallelogram can occur in particular as a result of the manufacturing tolerances that must always be accepted during manufacture, as well as due to the different thermal expansions and deflections that occur during operation when the individual members are loaded, in particular a drive shaft of the eccentric drive. This is of particular importance when the guide device is coupled to the drive device via an endlessly rotating traction means, for example a toothed belt.
  • a bearing arrangement with an elastic compensating element between a bearing ring and a bearing eye is provided in DE-OS 3 835 511 in the region of the guide device. It has been shown that the compensating element wears out relatively quickly due to the relative movement of the bearing ring in the bearing eye and that the dissipation of the heat generated is problematic.
  • the object of the present invention is to improve the eccentric drive while avoiding the disadvantages mentioned.
  • the object is achieved by the characterizing features of claim 1. Possible tolerances in the distance between the two Eccentric arrangements can be easily compensated for. The guiding function of the second eccentric arrangement in the tangential direction to the circumference of the rotating mass remains guaranteed.
  • the bearing arrangement is advantageously arranged so as to be pivotable relative to a bearing point on the circumference of the rotating mass. According to one embodiment of the invention, this can be provided via a resilient connecting element or, according to another embodiment of the invention, via a connecting element articulated at the bearing point. In both cases, there is a particularly low heat development in the area of the guide device due to distance tolerances. In addition, the resilient connecting element is particularly low-wear and requires only a small number of components.
  • a displacer is provided for a spiral charger used to charge internal combustion engines.
  • the displacer is designated by the number 10 in the figures and is only shown in sections in FIG. Each point on the displacer describes a circular movement.
  • a guide device (not shown) is provided which, together with a drive device for the displacer 10, forms a double crank parallelogram.
  • a part of the guide device for example an eccentric pin, is received by a bearing arrangement 11 with an outer bearing ring 12. Inside the latter a rotary bearing, for example a needle bush 13, is provided.
  • the bearing ring 12 is connected to a bearing point 15 on the circumference of the displacer 10 via a connecting element 14 which extends approximately in the tangential direction.
  • the connecting element 14 is designed as a leaf spring, for example made of steel. The leaf spring is inserted into a slot 16 in the bearing ring 12 and connected to the bearing ring by a rivet, screw or solder connection. Such a connection exists between the leaf spring and the bearing point 15.
  • a screw connection 17 is shown in this area in FIG.
  • the bearing arrangement 11, the connecting element 14 and the bearing point 15 are formed in one piece or as part of the displacer 10. It is important to choose a sufficiently resilient material.
  • the connecting element 14 is rigid (possibly in one piece with the bearing arrangement 11) and articulated in the region of the bearing point 15, for example via a further pivot bearing.
  • FIG. 2 shows the displacer 10 with spiral-shaped displacer spirals 18, 19 extending from the image plane.
  • the bearing arrangement 11 is shown in a broken sectional view. There is a connection between it and the displacer 10 via two guide means designed as pins 20, 21. These are each arranged in the displacer 10 with a fixed seat 22 or 23, while they hold a sliding seat 24, 25 in the bearing arrangement 11. Corresponding bores in the bearing arrangement 11 are slightly enlarged in their upper regions 26, 27 in diameter compared to the sliding seats 24, 25.
  • the pins 20, 21 extend substantially parallel to an imaginary connecting line 28 between a main hub 29 and a secondary hub 30, the latter being part of the bearing arrangement 11.
  • the bearing arrangement 11 and the displacer 10 are preferably designed and arranged such that there is a flat gap 33 delimited by two surfaces 31, 32. The latter extends approximately perpendicular to line 28.
  • the dimensional deviations and tolerances mentioned at the outset can now easily be moved by moving the bearing arrangement 11 with its sliding seats 24, 25 opposite one another the fixed pins 20, 21 are balanced.
  • the actual function of the guide device, namely the guidance of the bearing arrangement 11 transverse to the line 28, remains fully intact.
  • a separate lubrication of the sliding seats 24, 25 is not necessary when used within a spiral charger for an internal combustion engine. There, a weak oil mist supplied from a crankcase ventilation opening to an intake tract is sufficient.
  • the arrangement described with the sliding seats and the areas 26, 27 open to the outside in the bearing arrangement 11 and the fixed seats in the displacer 10 is particularly advantageous since the locations to be lubricated are easily accessible to the oil mist.
  • an elastic intermediate layer that is firmly connected both to the displacer 10 and to the bearing arrangement 11 is provided in the gap 33 instead of the pins.
  • a vulcanized rubber layer is advantageous, in each case parallel to the surfaces 31, 32.
  • the gap measures approximately 5 mm, in the embodiment according to FIG. 2 approximately 1-2 mm.

Landscapes

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Abstract

  • 2.1. In einem Spirallader zur Aufladung eines Verbrennungsmotors ist ein Exzenterantrieb mit einer Antriebsvorrichtung und einer Führungsvorrichtung vorgesehen. Letztere sind nach Art eines Doppelkurbel-Parallelogramms miteinander verbunden, zum Beispiel über einen Zahnriemen. Zum Ausgleich unterschiedlicher Exzenterabstände ist die vorhandene Drehmasse (10) (Verdränger des Spiralladers) im Bereich einer Lageranordnung (11) gegenüber der Führungsvorrichtung weich gelagert. Bei einem bekannten Exzenterantrieb weist die Lageranordnung zwischen einem Lagerring und einem Lagerauge ein gummielastisches Ausgleichselement auf. Dieses ist sehr verschleißanfällig. Außerdem ist die Wärmeabfuhr problematisch. Der neue Exzenterantrieb soll die genannten Nachteile vermeiden.
  • 2.2. Die Lageranordnung (11) ist in einer Ausführungsform über ein federndes Verbindungselement (14) mit einem Lagerpunkt (15) am Umfang der Drehmasse (10) fest verbunden. Weiterhin ist ein Schiebesitz der Lageranordnung gegenüber der Drehmasse möglich. Außerdem kann in einem flächigen Spalt zwischen der Lageranordnung und der Drehmasse eine jeweils anvulkanisierte Gummischicht vorgesehen sein.
  • 2.3. Aufladung von Brennkraftmaschinen

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Exzenterantrieb für eine Drehmasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Anwendungsbereich für einen derartigen Exzenterantrieb ist ein Spirallader mit einem eine kreisende Bewegung ausführenden Läufer (Drehmasse) zur Aufladung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, wie er beispielsweise aus der Motortechnischen Zeitschrift MTZ 46 (1985) 323-327 bekannt ist. Zwei vorgesehene Exzenteranordnungen bilden zusammen ein Doppelkurbel-Parallelogramm. Abweichungen von den idealen Maßen des Parallelogramms können insbesondere durch bei der Herstellung stets in Kauf zu nehmende Fertigungstoleranzen sowie durch beim Betrieb auftretende unterschiedliche Wärmedehnungen und Durchbiegungen bei Belastung der einzelnen Glieder, insbesondere einer Antriebswelle des Exzenterantriebs auftreten. Von besonderer Bedeutung ist dies bei einer Kopplung der Führungsvorrichtung mit der Antriebsvorrichtung über ein endlos umlaufendes Zugmittel, zum Beispiel einen Zahnriemen. Zum Ausgleich der genannten Abweichungen ist in der DE-OS 3 835 511 im Bereich der Führungsvorrichtung eine Lageranordnung mit einem elastischen Ausgleichselement zwischen einem Lagerring und einem Lagerauge vorgesehen. Es hat sich gezeigt, daß das Ausgleichselement aufgrund der Relativbewegung des Lagerringes im Lagerauge relativ schnell verschleißt und daß die Abfuhr der entstehenden Wärme problematisch ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Exzenterantrieb unter Vermeidung der genannten Nachteile zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Eventuelle Toleranzen im Abstand zwischen den beiden Exzenteranordnungen können so leicht ausgeglichen werden. Die Führungsfunktion der zweiten Exzenteranordnung in tangentialer Richtung zum Umfang der Drehmasse bleibt gewährleistet.
  • Vorteilhafterweise ist die Lageranordnung gegenüber einem Lagerpunkt am Umfang der Drehmasse schwenkbar angeordnet. Dies kann nach einer Ausführungsform der Erfindung über ein federndes Verbindungselement oder aber, nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, über ein am Lagerpunkt angelenktes Verbindungselement vorgesehen sein. In beiden Fällen ergibt sich eine besonders geringe durch Abstandstoleranzen bedingte Wärmeentwicklung im Bereich der Führungsvorrichtung. Darüber hinaus ist das federnde Verbindungselement besonders verschleißarm und erfordert nur eine geringe Anzahl an Bauteilen.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Bevorzugte Ausführungsformen werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    als Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Exzenterantrieb die Drehmasse mit der Lageranordnung für die Führungsvorrichtung, und
    Figur 2
    eine Draufsicht auf eine Drehmasse mit einem gebrochenen Schnitt einer Lageranordnung.
  • Als Drehmasse ist, wie in der eingangs genannten MTZ beschrieben, ein Verdränger für einen zur Aufladung von Verbrennungsmotoren verwendeten Spirallader vorgesehen. Der Verdränger ist in den Figuren mit der Ziffer 10 bezeichnet und in Figur 1 nur abschnittsweise dargestellt. Jeder Punkt auf dem Verdränger beschreibt eine Kreisbewegung. Zur Vermeidung einer Drehbewegung des Verdrängers 10 selbst ist eine nicht gezeigte Führungsvorrichtung vorgesehen, die zusammen mit einer Antriebsvorrichtung für den Verdränger 10 ein Doppelkurbel-Parallelogramm bildet. Ein Teil der Führungsvorrichtung, zum Beispiel ein Exzenterzapfen wird von einer Lageranordnung 11 mit einem äußeren Lagerring 12 aufgenommen. Im Inneren des letzteren ist ein Drehlager, zum Beispiel eine Nadelbüchse 13 vorgesehen.
  • Der Lagerring 12 ist über ein sich etwa in tangentialer Richtung erstreckendes Verbindungselement 14 mit einem Lagerpunkt 15 am Umfang des Verdrängers 10 verbunden. Das Verbindungselement 14 ist bei dieser Ausführungsform als Blattfeder, zum Beispiel aus Stahl, ausgeführt. Die Blattfeder ist in einen Schlitz 16 im Lagerring 12 eingesetzt und durch eine Niet-, Schraub- oder Lötverbindung mit dem Lagerring verbunden. Eine eben solche Verbindung besteht zwischen der Blattfeder und dem Lagerpunkt 15. In der Figur 1 ist in diesem Bereich eine Schraubverbindung 17 gezeigt.
  • In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die Lageranordnung 11, das Verbindungselement 14 und der Lagerpunkt 15 einteilig bzw. als Teil des Verdrängers 10 ausgebildet. Wichtig ist dabei die Auswahl eines ausreichend federnden Werkstoffs.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement 14 starr (gegebenenfalls einteilig mit der Lageranordnung 11) und im Bereich des Lagerpunktes 15 angelenkt, zum Beispiel über ein weiteres Drehlager.
  • Figur 2 zeigt den Verdränger 10 mit spiralförmigen und aus der Bildebene sich herauserstreckenden Verdrängerspiralen 18, 19. Die Lageranordnung 11 ist in einer gebrochenen Schnittansicht dargestellt. Zwischen ihr und dem Verdränger 10 besteht eine Verbindung über zwei als Stifte 20, 21 ausgebildete Führungsmittel. Diese sind jeweils im Verdränger 10 mit einem Festsitz 22 bzw. 23 angeordnet, während sie in der Lageranordnung 11 ein Schiebesitz 24, 25 hält. Entsprechende Bohrungen in der Lageranordnung 11 sind in ihren oberen Bereichen 26, 27 im Durchmesser gegenüber den Schiebesitzen 24, 25 leicht erweitert. Die Stifte 20, 21 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu einer gedachten Verbindungslinie 28 zwischen einer Hauptnabe 29 und einer Nebennabe 30, wobei letztere Teil der Lageranordnung 11 ist. Die Lageranordnung 11 und der Verdränger 10 sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, daß zwischen ihnen ein durch zwei Flächen 31, 32 begrenzter, ebener Spalt 33 besteht. Letzterer erstreckt sich in etwa senkrecht zur Linie 28. Die eingangs genannten Maßabweichungen und Toleranzen können nun leicht durch Bewegung der Lageranordnung 11 mit ihren Schiebesitzen 24, 25 gegenüber den feststehenden Stiften 20, 21 ausgeglichen werden. Die eigentliche Funktion der Führungsvorrichtung, nämlich die Führung der Lageranordnung 11 quer zur Linie 28 bleibt voll erhalten. Eine separate Schmierung der Schiebesitze 24, 25 ist bei einer Verwendung innerhalb eines Spiralladers für eine Brennkraftmaschine nicht erforderlich. Dort genügt ein aus einer Kurbelgehäuseentlüftungsöffnung einem Ansaugtrakt zugeführter schwacher Ölnebel. Genau für diesen Fall ist auch die beschriebene Anordnung mit den Schiebesitzen und den nach außen offen Bereichen 26, 27 in der Lageranordnung 11 und den Festsitzen im Verdränger 10 besonders vorteilhaft, da die zu schmierenden Stellen für den Ölnebel leicht zugänglich sind.
  • In einer der Figur 2 ähnlichen, jedoch nicht gezeigten Ausführungsform ist im Spalt 33 anstelle der Stifte eine sowohl mit dem Verdränger 10, als auch mit der Lageranordnung 11 fest verbundene elastische Zwischenschicht vorgesehen. Vorteilhaft ist eine jeweils anvulkanisierte Gummilage, jeweils parallel zu den Flächen 31, 32.
  • Der Spalt mißt bei Verwendung der elastischen Zwischenschicht etwa 5 mm, bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 etwa 1 - 2 mm.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Verdränger
    11
    Lageranordnung
    12
    Lagerring
    13
    Nadelbüchse
    14
    Verbindungselement
    15
    Lager
    16
    Schlitz
    17
    Schraubverbindung
    18
    Gehäusespirale
    19
    Gehäusespirale
    20
    Stift
    21
    Stift
    22
    Festsitz
    23
    Festsitz
    24
    Schiebesitz
    25
    Schiebesitz
    26
    oberer Bereich
    27
    oberer Bereich
    28
    Verbindungslinie
    29
    Hauptnabe
    30
    Nebennabe
    31
    Fläche
    32
    Fläche
    33
    Spalt

Claims (9)

  1. Exzenterantrieb für eine Drehmasse, insbesondere für einen Verdränger eines Spiralladers, mit einer an wenigstens einem Punkt der Drehmasse angreifenden, durch eine erste Exzenteranordnung gebildeten Antriebsvorrichtung und mit einer an wenigstens einem weiteren, davon im Abstand angeordneten Punkt der Drehmasse angreifenden, durch eine zweite Exzenteranordnung gebildeten Führungsvorrichtung sowie mit einer mit der Drehmasse verbundenen Lageranordnung zur Aufnahme der Führungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) relativ zum Mittelpunkt der Drehmasse (Verdränger 10) im wesentlichen radial beweglich und tangential zum Umfang der Drehmasse nahezu fest angeordnet ist.
  2. Exzenterantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) gegenüber einem Lagerpunkt (15) am Umfang der Drehmasse (Verdränger 10) schwenkbar angeordnet ist.
  3. Exzenterantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) über ein federndes Verbindungselement (14) mit dem Lagerpunkt (15) fest, insbesondere lösbar verbunden ist.
  4. Exzenterantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) - gegebenenfalls über ein Verbindungselement (14) - an einem Lagerpunkt (15) am Umfang der Drehmasse (Verdränger 10) angelenkt ist.
  5. Exzenterantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (14) eine einerseits mit der Lageranordnung (11) und andererseits mit dem Lagerpunkt (15) verbundene Blattfeder ist.
  6. Exzenterantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) relativ zum Mittelpunkt (Nabe 29) der Drehmasse (Verdränger 10) über Führungsmittel im wesentlichen radial verschiebbar angeordnet ist.
  7. Exzenterantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel als Stifte (20, 21) ausgebildet sind, mit Festsitz (22, 23) in der Drehmasse (Verdränger 10) oder der Lageranordnung (11) und mit Schiebesitz (24, 25) im jeweils anderen Teil (Lageranordnung oder Drehmasse).
  8. Exzenterantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (11) flächig und über eine elastische Zwischenschicht mit der Drehmasse (Verdränger 10) verbunden ist.
  9. Exzenterantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Zwischenschicht aus mit der Drehmasse (Verdränger 10) und der Lageranordnung (11) dauerhaft verbundenem Gummi besteht.
EP19910108427 1990-05-30 1991-05-24 Eccentric drive for a rotating mass Withdrawn EP0463370A3 (en)

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DE4017308 1990-05-30

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EP0463370A2 true EP0463370A2 (de) 1992-01-02
EP0463370A3 EP0463370A3 (en) 1993-08-18

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ID=6407427

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