WO2018019822A1 - Antriebsmotor/kompressor-einheit für ein luftfedersystem - Google Patents

Antriebsmotor/kompressor-einheit für ein luftfedersystem Download PDF

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    • F04B39/14—Provisions for readily assembling or disassembling

Definitions

  • the present invention relates to a Antriebsmo ⁇ tor / compressor unit for an air suspension system with a drive motor with a a crank mechanism comprising the drive shaft, a compressor having a crank chamber in which the crank mechanism is arranged, a compression space in which a generator driven by the crank drive compressor piston back and is movable, and a valve block forming, the crankcase enclosing the crankcase.
  • Such a drive motor / compressor unit is used in ⁇ example as an air supply unit for passenger car air spring systems use.
  • the drive motor drives a compressor, which provides compressed air for level control by means of air springs.
  • the present invention is based on the object, a drive motor / compressor unit of the type described above to make available, with a particularly effective connection of the drive motor to the compressor can be achieved.
  • a drive motor / compressor unit of the specified type in that the drive motor is pressure-tight encapsulated in a motor pot, the motor pot is mounted on the valve block in a sealed manner and a shaft bearing for the drive shaft of the drive motor either directly or is arranged via an adapter within the valve block.
  • the drive motor as the drive for the compressor in an air supply unit must withstand an operating pressure of about 15 bar and a bursting pressure of about 35 bar. According to the invention therefore a particularly stable engine pot is provided, which is realized by an increased sheet thickness. Furthermore, the engine-compressor interface is adapted to achieve a functional pressure-tight drive motor / compressor unit.
  • the motor pot is preferably provided for this purpose with an annular flange, via which the motor pot is fixed on the motor side of the valve block.
  • the attachment of the motor pot can be effected via suitable buildin ⁇ actuation methods or fastening elements, wherein a screw is particularly preferred.
  • the engine pot can be fastened by means of screws on the valve block, wherein the screws extend through the annular flange of the engine pot.
  • clamping rings can be used, which can serve as hold-down for the Motortopfflansch.
  • Such clamping rings can also be used in combination with screws and thereby serve to increase the elongation of the screws and to reduce the bending moment.
  • valve block may have on its upper side a cylindrical shoulder on which abuts a cylindrical portion of the motor pot.
  • a sealing ring is preferably arranged between the motor casing and Ven ⁇ tilblock, which may for example be arranged in a groove in the cylindrical shoulder of the valve block.
  • the sealing ring thus forms a radial seal.
  • the shaft bearing can be designed as a special bearing, which is mounted directly inside the valve block.
  • a corresponding adapter can be provided, which is designed in particular as an adapter ring which is arranged within the shaft bore of the valve block. This adapter ring is preferably arranged with radial play in the valve block.
  • the drive motor is preferably designed as an EBS series engine.
  • an EBS-series engine By inventively taken before ⁇ measures it is thus possible to an EBS-series engine to an air supply unit for passenger car air suspension systems ⁇ bind, particularly at a closed air suspension system in which the drawn in through the crankcase air is under inlet pressure.
  • Figure 1 is a vertical section through a Antriebsmo ⁇ tor / compressor unit;
  • Figure 2 is an enlarged partial vertical section of the drive motor / compressor unit shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a detail of the motor seal
  • FIG 4 shows a detail of the arrangement of the shaft bearing.
  • the drive motor / compressor unit shown in Figure 1 serves as an air supply unit for a closed air ⁇ spring system of a car.
  • the unit has a drive motor 1, which may be, for example, an EBS series engine.
  • the drive motor 1 has a vertically arranged drive shaft 3, which extends in a crank chamber 7 of a compressor. At the lower end in the figure of at ⁇ drive shaft 3 is located in the crank chamber 7 provided with an eccentric crank drive 5, that drives two spaced piston 6 that this compress air in a compression chamber.
  • the crank chamber 7 is located in a form of a valve block 4 crankcase.
  • the valve block 4 contains corresponding valves of the air supply unit, but which are not relevant to the present invention.
  • a shaft bearing 8 is shown in Figure 1, which is arranged within the valve block 4. Details of this shaft bearing are shown in the following figures. .
  • the drive motor 1 is encapsulated in a motor pot 2, which is mounted on the valve block 4. Details of this attachment are also shown in the following figures.
  • the compressor pistons 6 suck air from the crank chamber 7 and compact them.
  • This air in the crank chamber 7 is under pressure, since in the closed air spring system described here, the compressed air reservoir or the air springs are not completely emptied as a rule.
  • the drive motor 1 and its attachment to the valve block 4 are formed so that the motor can withstand the corresponding increased pressure and is pressure-tight to the environment mounted on the valve block.
  • FIG 2 shows a part of the drive motor / compressor unit shown in Figure 1 on an enlarged scale.
  • the drive motor 1 which is encapsulated in a motor pot 2.
  • the engine pot 2 has an annular flange 10, via which the engine pot 2 is fixed on the valve block 4.
  • screws 12 which extend through the annular flange 10 serve.
  • valve block 4 For attachment of the engine pot 2, the valve block 4 on its upper side a cylindrical shoulder, on which the motor pot 2 is applied.
  • an O-ring 11 In a groove in this cylindrical shoulder is an O-ring 11 which forms a corresponding seal with the inside of Mo ⁇ tortopfes 2. This Ab ⁇ seal prevents pressure escapes from the engine pot at its connection to the valve block.
  • FIG 3. An enlarged view of the attachment of the motor pot 2 on the valve block 4 is shown in Figure 3. This figure shows the attachment on the left side of Figure 2. It can be seen in a groove on the cylindrical shoulder of the valve block 4 arranged sealing ring 11, which is shown here in the compressed state.
  • the corresponding shaft bearing 8 is integrated in the valve block 4.
  • the shaft bearing 8 is located within the valve block 4, wherein the shaft bearing 8 is supported by an adapter ring 9, which fills the space between the valve block 4 and the shaft 3.
  • the exact structure of the adapter ring 9 with the shaft bearing 8 is shown in Figure 4.
  • the adapter ring 7 sits on a shoulder of the valve block 4 and carries on a shoulder of its radial inside the shaft bearing 8. This concludes with its top with the top of the valve block 4 from.

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Abstract

Es wird eine Antriebsmotor/Kompressor-Einheit für ein Luftfedersystem beschrieben. Die Einheit zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsmotor (1) der Einheit druckdicht in einen Motortopf (2) eingekapselt ist und dass der Motortopf (2) auf dem Ventilblock (4) des Kompressors in abgedichteter Weise befestigt ist. Ferner zeichnet sich die Einheit dadurch aus, dass ein Wellenlager (8) für die Antriebswelle (3) des Antriebsmotors (1) entweder direkt oder über einen Adapter (9) innerhalb des Ventilblocks (4) angeordnet ist. Mit diesen Maßnahmen lässt sich eine besonders wirkungsvolle Anbringung des Antriebsmotors am Kompressor erreichen.

Description

Antriebsmotor/Kompressor-Einheit für ein LuftfederSystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsmo¬ tor/Kompressor-Einheit für ein Luftfedersystem mit einem Antriebsmotor mit einer einen Kurbeltrieb aufweisenden Antriebswelle, einem Kompressor mit einem Kurbelraum, in dem der Kurbeltrieb angeordnet ist, einem Verdichtungsraum, in dem ein vom Kurbeltrieb angetriebener Verdichterkolben hin- und herbewegbar ist, und einem einen Ventilblock bildenden, den Kurbelraum umschließenden Kurbelgehäuse.
Eine derartige Antriebsmotor/Kompressor-Einheit findet bei¬ spielsweise als Luftversorgungseinheit für PKW-Luftfedersysteme Verwendung. Der Antriebsmotor treibt hierbei einen Kompressor an, der Druckluft zur Niveauregulierung mittels Luftfedern zur Verfügung stellt.
Es ist bekannt, bei derartigen Luftversorgungseinheiten, die Hauptkomponenten Antriebsmotor, Kompressor, Ventilblock und Steuereinheit (Regler) als getrennte Elemente auszubilden. Es ist jedoch auch bereits bekannt, entsprechende Elemente zu einer Einheit zu integrieren.
Bei solchen Luftversorgungseinheiten wird die vom Kompressor zu verdichtende Luft über den Kurbelraum angesaugt und strömt über eine Lamelle in den Verdichtungsraum. In einem geschlossenen Luftfedersystem kann diese angesaugte Luft unter Vordruck stehen, da hierbei die Luftfedern und/oder der Druckspeicher des Systems in der Regel nicht vollständig entleert werden. Dem¬ zufolge muss daher der Kurbelraum als druckdichter, geschlossener Kurbelraum ausbildet sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsmotor/Kompressor-Einheit der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit der eine besonders wirkungsvolle Anbindung des Antriebsmotors an den Kompressor erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Antriebsmo- tor/Kompressor-Einheit der angegebenen Art dadurch gelöst, dass der Antriebsmotor druckdicht in einen Motortopf eingekapselt ist, der Motortopf auf dem Ventilblock in abgedichteter Weise befestigt ist und ein Wellenlager für die Antriebswelle des Antriebsmotors entweder direkt oder über einen Adapter innerhalb des Ventilblocks angeordnet ist.
Aktuelle Antriebsmotoren, insbesondere EBS-Motoren, besitzen eine sehr geringe Druckdichtheit. Das Dichtkonzept ist wie der Motortopf lediglich als Feuchtigkeitssperre und Schutz des Motors vor Umwelteinflüssen ausgelegt und hält einem Überdruck von etwa 1,5 bar stand. Dies ist jedoch für den vorliegenden Anwendungsfall nicht ausreichend.
Die Erfinder gehen davon aus, dass der Antriebsmotor als Antrieb für den Kompressor in einer Luftversorgungseinheit einem Betriebsdruck von etwa 15 bar und einem Berstdruck von ca. 35 bar standhalten muss. Erfindungsgemäß wird daher ein besonders stabiler Motortopf vorgesehen, der durch eine vergrößerte Blechdicke realisiert ist. Ferner wird die Schnittstelle Mo- tor-Kompressor so angepasst, dass eine funktionelle druckdichte Antriebsmotor/Kompressor-Einheit erreicht wird.
Da der Kurbelraum bei einem derartigen Luftversorgungssystem unter Druck steht, ist die Anbringung des Antriebsmotors am Ventilblock des Kompressors erfindungsgemäß so ausgeführt, dass der Motor einerseits druckdicht eingekapselt ist, da über die Motorwelle eine Verbindung zum Kurbelraum existiert, und dass andererseits der Motor in abgedichteter Weise am Ventilblock befestigt ist, so dass keine Verbindung zur Atmosphäre vorhanden ist. Ferner ist dabei das Wellenlager so in den Ventilblock integriert, dass eine einfache und wirkungsvolle Befestigung des Antriebsmotors am Ventilblock des Kompressors möglich ist. Das Wellenlager (A-Lager, Festlager) ist daher im Ventilblock untergebracht.
Was die Befestigung des Antriebsmotors am Kompressor, hier am Ventilblock des Kompressors, anbetrifft, so ist der Motortopf hierzu vorzugsweise mit einem Ringflansch versehen, über den der Motortopf auf der Motorseite des Ventilblocks fixiert ist. Die Befestigung des Motortopfes kann dabei über geeignete Befes¬ tigungsmethoden oder Befestigungselemente erfolgen, wobei eine Schraubverbindung besonders bevorzugt wird. Der Motortopf kann dabei mittels Schrauben am Ventilblock befestigt sein, wobei sich die Schrauben durch den Ringflansch des Motortopfes erstrecken.
Auch können Spannringe Verwendung finden, die als Niederhalter für den Motortopfflansch dienen können. Solche Spannringe können auch in Kombination mit Schrauben eingesetzt werden und dabei zur Vergrößerung der Dehnlänge der Schrauben und zur Verringerung des Biegemomentes dienen.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Ventilblock auf seiner Oberseite einen zylindrischen Absatz besitzen, an dem ein zylindrischer Abschnitt des Motortopfes anliegt.
Zur Abdichtung ist vorzugsweise zwischen Motortopf und Ven¬ tilblock ein Dichtring angeordnet, der beispielsweise in einer Nut im zylindrischen Absatz des Ventilblocks angeordnet sein kann. Der Dichtring bildet somit eine radiale Abdichtung. Insgesamt wird hierdurch eine druckdichte Befestigung des Antriebsmotors zur Umgebung auf dem Ventilblock erreicht. Ein derartiger O-Ring dichtet daher auf der Innenseite des Motortopfs ab. Der innerhalb des Motortopfes herrschende Überdruck wird zur Umgebung hin abgedichtet, ferner wird hierdurch ein guter Schutz vor Umwelteinflüssen erreicht.
Vorstehend wurde bereits ausgeführt, dass die Unterbringung des Wellenlagers (A-Lagers) innerhalb des Kompressors von we¬ sentlicher Bedeutung ist, um eine einwandfreie druckdichte Anbringung des Antriebsmotors auf dem Ventilblock zu ermög- liehen. Zur Unterbringung des Wellenlagers sieht die Erfindung im Wesentlichen zwei Möglichkeiten vor:
Zum einen kann das Wellenlager als Sonderlager ausgebildet sein, das direkt innerhalb des Ventilblocks gelagert ist. Zum anderen kann insbesondere bei Verwendung eines Standardlagers ein entsprechender Adapter vorgesehen sein, der insbesondere als Adapterring ausgebildet ist, welcher innerhalb der Wellenbohrung des Ventilblocks angeordnet ist. Dieser Adapterring ist dabei vorzugsweise mit radialem Spiel im Ventilblock angeordnet.
Die Fixierung des Wellenlagers mithilfe eines Adapters bzw. Adapterringes ermöglicht somit die Verwendung eines günstigen Standard- bzw. Serienlagers.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsmo¬ tor/Kompressor-Einheit ist der Antriebsmotor vorzugsweise als EBS-Serienmotor ausgebildet. Durch die erfindungsgemäß vor¬ genommenen Maßnahmen gelingt es somit, einen EBS-Serienmotor an eine Luftversorgungseinheit für PKW-Luftfedersysteme anzu¬ binden, und zwar insbesondere bei einem geschlossenen Luftfedersystem, bei dem die über dem Kurbelraum angesaugt Luft unter Vordruck steht. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen : Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine Antriebsmo¬ tor/Kompressor-Einheit;
Figur 2 einen vergrößerten Teilvertikalschnitt der in Figur 1 dargestellten Antriebsmotor/Kompressor-Einheit ;
Figur 3 ein Detail der Motordichtung; und
Figur 4 ein Detail der Anordnung des Wellenlagers. Die in Figur 1 dargestellte Antriebsmotor/Kompressor-Einheit dient als Luftversorgungseinheit für ein geschlossenes Luft¬ federsystem eines PKWs . Die Einheit besitzt einen Antriebsmotor 1, bei dem es sich beispielsweise um einen EBS-Serienmotor handeln kann. Der Antriebsmotor 1 weist eine vertikal angeordnete Antriebswelle 3 auf, die sich in einem Kurbelraum 7 eines Kompressors erstreckt. Am in der Figur unteren Ende der An¬ triebswelle 3 befindet sich im Kurbelraum 7 ein mit einem Exzenter 5 versehener Kurbeltrieb, der zwei liegende Kolben 6 so antreibt, dass diese in einem Verdichtungsraum Luft verdichten.
Der Kurbelraum 7 befindet sich in einem als Ventilblock 4 ausgebildeten Kurbelgehäuse. Der Ventilblock 4 enthält entsprechende Ventile der Luftversorgungseinheit, die aber für die vorliegende Erfindung keine Rolle spielen.
Des Weiteren ist ein Wellenlager 8 in Figur 1 dargestellt, das innerhalb des Ventilblocks 4 angeordnet ist. Einzelheiten dieses Wellenlagers sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt. ,
b
Der Antriebsmotor 1 ist in einen Motortopf 2 eingekapselt, der auf dem Ventilblock 4 befestigt ist. Einzelheiten dieser Befestigung sind ebenfalls in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Im Betrieb der Einheit saugen die Verdichterkolben 6 aus dem Kurbelraum 7 Luft an und verdichten diese. Diese Luft im Kurbelraum 7 steht unter Druck, da in dem hier beschriebenen geschlossenen Luftfedersystem der Druckluftspeicher oder die Luftfedern in der Regel nicht vollständig entleert werden. Jedenfalls sind der Antriebsmotor 1 und dessen Befestigung auf dem Ventilblock 4 so ausgebildet, dass der Motor den entsprechenden erhöhten Druck aushalten kann und druckdicht zur Umgebung auf dem Ventilblock befestigt ist.
Figur 2 zeigt einen Teil der in Figur 1 dargestellten Antriebsmotor/Kompressor-Einheit in vergrößertem Maßstab. Man erkennt den Antriebsmotor 1, der in einen Motortopf 2 eingekapselt ist. Der Motortopf 2 weist einen Ringflansch 10 auf, über den der Motortopf 2 am Ventilblock 4 fixiert ist. Hierzu dienen Schrauben 12, die sich durch den Ringflansch 10 erstrecken.
Zur Befestigung des Motortopfes 2 weist der Ventilblock 4 auf seiner Oberseite einen zylindrischen Absatz auf, an dem der Motortopf 2 anliegt. In einer Nut in diesem zylindrischen Absatz befindet sich ein O-Ring 11, der mit der Innenseite des Mo¬ tortopfes 2 eine entsprechende Abdichtung bildet. Diese Ab¬ dichtung verhindert, dass Druck aus dem Motortopf an dessen Verbindung mit dem Ventilblock entweicht.
Eine vergrößerte Darstellung der Befestigung des Motortopfes 2 auf dem Ventilblock 4 ist in Figur 3 dargestellt. Diese Figur zeigt die Befestigung auf der linken Seite von Figur 2. Man erkennt den in einer Nut am zylindrischen Absatz des Ventilblocks 4 angeordneten Dichtring 11, der hier im zusammengepressten Zustand dargestellt ist.
Um die vorstehend beschriebene Befestigung des Antriebsmotors 1 auf dem Ventilblock 4 zu ermöglichen, ist das entsprechende Wellenlager 8 in den Ventilblock 4 integriert. Mit anderen Worten, das Wellenlager 8 befindet sich innerhalb des Ventilblockes 4, wobei das Wellenlager 8 von einem Adapterring 9 getragen wird, der den Freiraum zwischen dem Ventilblock 4 und der Welle 3 ausfüllt.
Der genaue Aufbau des Adapterringes 9 mit dem Wellenlager 8 ist in Figur 4 dargestellt. Der Adapterring 7 sitzt auf einem Absatz des Ventilblocks 4 und trägt auf einem Absatz seiner radialen Innenseite das Wellenlager 8. Dieses schließt mit seiner Oberseite mit der Oberseite des Ventilblocks 4 ab.
Bezugszeichenliste
1 Antriebsmotor
2 Motortopf
3 Antriebswelle
4 Ventilblock
5 Exzenter
6 Kolben
7 Kurbelraum
8 Wellenlager
9 Adapterring
10 Ringflansch
11 Dichtring
12 Schrauben

Claims

Patentansprüche
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit für ein Luftfedersystem mit einem Antriebsmotor (1) mit einer einen Kurbeltrieb aufweisenden Antriebswelle (3) , einem Kompressor mit einem Kurbelraum (7) , in dem der Kurbeltrieb angeordnet ist, einem Verdichtungsraum, in dem ein vom Kurbeltrieb angetriebener Verdichterkolben (6) hin- und herbewegbar ist, und einem einen Ventilblock (4) bildenden, den Kurbelraum (7) umschließenden Kurbelgehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) druckdicht in einen Motortopf (2) eingekapselt ist, wobei der Motortopf (2) auf dem Ventilblock (4) in abgedichteter Weise befestigt ist und ein Wellenlager (8) für die Antriebswelle (3) des Antriebsmotors (1) entweder direkt oder über einen Adapter (9) innerhalb des Ventilblocks (4) angeordnet ist.
2. Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motortopf (2) einen Ringflansch (10) aufweist, über den der Motortopf (2) auf der Oberseite des Ventilblocks (4) befestigt ist.
3. Antriebsmotor/Kompresser-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (4) auf seiner Oberseite einen zylindrischen Absatz besitzt, an dem ein zylindrischer Abschnitt des Motortopfes (2) anliegt.
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach einem der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motortopf (2) mittels Schrauben (12) am Ventilblock (4) befestigt ist.
5. Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach einem der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- festigung des Motortopfes (2) einen Spannring als Niederhalter aufweist.
Antriebsmotor/Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motortopf (2) und Ventilblock (4) ein Dichtring (11) angeordnet ist.
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach Anspruch 3 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (11) in einer Nut im zylindrischen Absatz des Ventilblocks (4) angeordnet ist.
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach einem der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wel¬ lenlager als Sonderlager ausgebildet ist, dass direkt innerhalb des Ventilblocks gelagert ist.
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter als Adapterring (9) ausgebildet ist, der innerhalb der Wel¬ lenbohrung des Ventilblocks (4) angeordnet ist.
Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapterring (9) mit radialem Spiel im Ventilblock (4) angeordnet ist.
11. Antriebsmotor/Kompressor-Einheit nach einem der vorange¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der An¬ triebsmotor (11) als EBS-Serienmotor ausgebildet ist.
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