DE3616672A1 - Nebenantrieb einer brennkraftmaschine fuer mehrere hilfsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nebenantrieb einer Brennkraft­ maschine für mehrere Hilfsmaschinen, einen Luftpresser und in der Regel mehreren Hydraulikpumpen oder dergleichen bei dem die Antriebswellen der Hilfsmaschinen über ein einziges Antriebs­ ritzel vom Steuerantrieb der Brennkraftmaschine aus angetrieben werden, und die Hilfsmaschinen koaxial zueinander an beiden Seiten eines seitlich über die Umrisse des Maschinenge­ häuses vorstehenden Steuergehäuses bzw. Steuergehäusedeckels angeordnet sind, wobei auf einer bestimmten Seite als erste Hilfsmaschine der Luftpresser vorliegt, welcher als Kolbenver­ dichter mit einem in einem Zylinder geführten Kolben ausgebildet ist und letzterer über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben wird.

Bei Brennkraftmaschinen, die beispielsweise zum Antrieb von Fahr­ zeugen dienen, werden vom Motor aus Hilfsmaschinen, wie bei­ spielsweise Kompressoren für Druckluft-Bremsanlagen (sogenannte Luftpresser) und Hydraulikpumpen für beispielsweise Lenkhydrauliken und dergleichen angetrieben. Während früher diese Nebenantriebe meist über Keilriemen erfolgten, setzt sich bei modernen Motoren aus Gründen der Zuverlässigkeit immer mehr der Zahnradantrieb durch, wobei häufig der im Motor ohnehin eingebaute Zahnradan­ trieb für Steuer- und Einspritzorgane mitverwendet wird.

Bei der Möglichkeit, eine Hilfsmaschine direkt mit den vorhandenen Zahnrädern einer Brennkraftmaschine anzutreiben, findet in der Regel die Anflanschbauweise (direkter Ein- bzw. Anbau in bzw. an das Steuerrädergehäuse) Anwendung, wobei eine entsprechende Zentrierung der Hilfsmaschine an der Antriebsseite sowie ein Antriebsritzel vorgesehen sind (welches mit einem Zahnrad der Brennkraftmaschine im Eingriff steht).

Sofern nur eine Hilfsmaschine angetrieben werden soll, ist dies in der Regel kein Problem. Sofern aber der Antrieb mehrerer Hilfsmaschinen erfolgen soll, ergeben sich aus Platzgründen bzw. wegen der begrenzten gut zugänglichen Stellen bzw. wegen der nicht beliebig vielen günstigen Stellen am Räderkasten einer Brennkraftmaschine, die für den direkten Anbau von Hilfsmaschinen geeignet sind, oftmals Schwierigkeiten.

Man unterscheidet zwei Möglichkeiten: Entweder Anordnung der Hilfs­ maschinen hintereinander auf einer Seite des Steuerrädergehäuse­ deckels oder koaxiale Anordnung zu beiden Seiten des Steuergehäuse­ deckels. Da bei der ersten Möglichkeit für sämtliche Hilfsma­ schinen nur eine Antriebswelle zur Verfügung steht, ergibt sich aufgrund der begrenzten Aufnahmekräfte des einzigen Antriebs­ ritzels (insbesondere bei fliegender Lagerung desselben) bzw. der in Reihe liegenden ersten Hilfsmaschine eine starke Abhängig­ keit von den anzutreibenden Nebenaggregaten. Außerdem können Dichtungs- und Fluchtungsprobleme auftreten. Die andere Möglich­ keit wiederum, nämlich die beidseitige Anordnung vom Antriebs­ ritzel, ist sehr stark vom Bauraum abhängig, insbesondere vom Bauraum nach vorne, da häufig die vorne sitzende Kühlanlage ein­ schließlich Lüfter erheblich über die Umrisse der Brennkraft­ maschine hinausragt.

In der Praxis ist es deshalb üblich, aufgrund des größeren Bau­ raums nach hinten mehrere Hydraulikpumpen in dieser Richtung und nach vorne, den Luftpresser anzuordnen. Dadurch sitzt der Luftpresser vorteilhaft zugleich im Luftstrom des Lüfters.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Antrieb von mehreren Hilfsmaschinen gemäß der eingangs genannten Art, den Antrieb für den Luftpresser bzw. den Luftpresser selbst derart zu ge­ stalten, daß sich ein äußerst kurzbauender, kompakter und zu­ gleich verschleißfester langlebiger Luftpresser ergibt. Zugleich soll eine leichte Montage und Demontage des Luftpressers bzw. auch der anderen Hilfsmaschinen möglich sein. Letzteres schließt eine optimale Wartungsfreundlichkeit sowie eine problemlose Nach­ rüstbarkeit mit ein.

Diese Aufgabe wird bei einem Nebenantrieb der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Kurbelwelle des Luftpressers antriebs­ seitig direkt im Antriebsritzel für den Hilfsmaschinenantrieb ge­ lagert und der Lagerbereich der Kurbelwelle mit einer Evolventenver­ zahnung versehen ist.

Durch den Wegfall des flanschseitigen Luftpresser-Kurbelwellen­ lagers, also eines separaten Lagers (einschließlich Lagerträgers) im Luftpressergehäuse auf der Anflanschseite, d. h. auf der Seite, wo das Luftpressergehäuse am Steuerrädergehäusedeckel befestigt wird, und der im Lagerbereich der Luftpresser-Kurbelwelle vorgesehenen Evolventenverzahnung ergibt sich eine wesentlich kleinere Bau­ länge des Luftpressers, der zudem kompakt und sehr wartungsfreund­ lich ist. Durch die Evolventenverzahnung auf der Kurbelwelle bzw. dem entsprechenden Gegenstück dazu wird einerseits zugleich die Lagerung und die Antriebsübertragung auf die Kurbelwelle erreicht, und andererseits ist dadurch eine leichtere Montage (im Vergleich zu einer üblichen Wälz- oder Gleitlagerung) bzw. Austauschbarkeit der einzelnen Bauteile des Luftpressers möglich. Auch ergibt sich durch den Wegfall eines zweiten Kurbelwellenlagers im Luftpressergehäuse eine einfachere Kurbelwellenbearbeitung.

Durch die Verkürzung der Baulänge des Luftpressers ergibt sich zudem die Möglichkeit, bei einem gattungsgemäßen Hilfsmaschinen­ antrieb in Reihe an den Luftpresser noch eine Hydraulikpumpe anzu­ ordnen (die Anzahl der benötigten Hydraulikpumpen nimmt ständig zu).

Vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

In vorteilhafter Weise wird dabei vorgeschlagen, das Antriebs­ ritzel in einem Exzentergehäuse beidseitig zu lagern und den Lagerexzenter im Steuergehäuse bzw. Steuergehäusedeckel verdreh­ bar anzuordnen. Der Exzenter ist dabei so ausgebildet, daß einmal ein Antriebsrad des Steuerantriebs der Brennkraftmaschine in das Antriebsritzel für den Hilfsmaschinenantrieb eingreifen kann und daß zum anderen die sich koaxial gegenüberliegenden jeweils ersten Hilfsmaschinen über ihre jeweiligen Flanschteile durch Eingreifen bzw. Umgreifen des Exzentergehäuses in ihrer Lage fixiert werden. Die Befestigung der Hilfsmaschinen am Steuergehäuse bzw. Steuergehäusedeckel über die entsprechenden Flanschteile erfolgt mit Hilfe von von dem einen zum anderen (koaxial gegenüberliegenden) Flansch durchgehenden Schrauben, welche aber außerhalb des Exzentergehäuses verlaufen. Die Durch­ gangsbohrungen der Schrauben im Steuergehäuse sowie im Steuerge­ häusedeckel sind dabei im Durchmesser größer ausgeführt als die Schraubenbohrungen in den entsprechenden Flanschteilen der Hilfs­ maschinen.

Durch die beidseitige Lagerung des Antriebsritzels ergibt sich ein querkräftefreier Anschluß der Hilfsmaschinen. Durch Verdrehen des Exzentergehäuses bei nur leichter Lockerung der Schraubver­ bindung (Exzenter wird ja nur zwischen den beiden Flanschteilen der Hilfsmaschinen innerhalb einer Öffnung des Steuergehäuses bzw. Steuergehäusedeckels eingeklemmt) ist (in der Regel bei Inbetrieb­ nahme) eine sehr einfache und feine stufenlose Einstellung des Zahnflankenspieles zwischen Antriebsrad und Antriebsritzel bei gleichzeitig angebauten Hilfsmaschinen möglich. Hierdurch wird eine meßbare Reduzierung der Zahnradgeräusche erreicht, welche durch die Rückexpansion des Luftpressers hervorgerufen werden. Die bei der Zahnflankenspieleinstellung sich ergebenden geringen Relativbewegungen der Flanschteile der Hilfsmaschinen bzw. der Hilfsmaschinen selbst werden durch die größeren Schraubendurch­ gangsbohrungen im Steuergehäuse bzw. Steuergehäusedeckel ausge­ glichen.

Weitere Merkmale des Nebenantriebs nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in der Zeichnung gezeigten Aus­ führungsbeispiel erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch das Grundteil eines Neben­ antriebs ohne angeflanschte Hilfsmaschinen

Fig. 1a einen axialen Schnitt gemäß Fig. 1 mit den dazu koaxial angeordneten Hilfsmaschinen

Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 gesehen in Richtung des Pfeiles II

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt die Grundbaueinheit des erfindungsgemäßen Nebenan­ triebs. An dieses Grundteil ist das Anbringen oder Auswechseln verschiedener Hilfsmaschinen bzw. Hilfsmaschinengruppen sehr leicht möglich, so daß die Brennkraftmaschine schnell dem jeweiligen Ver­ wendungszweck angepaßt werden kann. Das Grundteil besteht dabei aus einem Exzentergehäuse 1, welches in entsprechenden Öffnungen 2 a, 3 a in einem Steuergehäuse 2 bzw. dem dazugehörigen Deckel 3 eines Brennkraftmaschinensteuerantriebs verdrehbar angeordnet ist. Zum Ausgleich der Exzentrizität ist die Öffnung 3 a im Gehäuse­ deckel 3 größer ausgeführt. Innerhalb des Exzentergehäuses 1 liegt ein einziges Antriebsritzel 4 vor, welches darin (im Ex­ zenter) beidseitig, einmal über ein Massivwellenteil 4 a und einmal über ein Hohlwellenteil 4 b (letzteres unter Zuhilfenahme eines Sicherungsringes 22) gelagert wird (Wälzlager 7 a, 7 b). Das Antriebsritzel 4 steht durch eine Öffnung 5 im Exzentergehause 1 mit einem Antriebsrad 6 des Steuerantriebs der Brennkraft­ maschine im Eingriff. Das Antriebsrad 6 kann beispielsweise ein Zahnrad auf der Nockenwelle der Brennkraftmaschine sein.

Wie aus der Fig. 1a sichtbar, werden die Hilfsmaschinen koaxial zueinander an den beiden Seiten des über die Umrisse des Brenn­ kraftmaschinengehäuses 27 vorstehenden Steuergehäuses 2 bzw. Steuergehäusedeckels 3 angeordnet (vor Anbringen der Hilfs­ maschinen ist die Grundeinheit mit einem Deckel 8 bzw. einer Kappe 9 verschlossen). Die Befestigung bzw. Zentrierung der jeweils koaxial gegenüberliegenden ersten Hilfsmaschine erfolgt dabei entweder direkt über einen am Hilfsmaschinengehäuse integrierten Flansch (im Falle der Erfindung ist dies ein Luft­ pressergehäuse 10 mit integriertem Flansch 11) oder einem Zwischenflansch 12 für eine Hydraulikpumpe 13, an die wiederum noch eine weitere Hydraulikpumpe 14 angebaut sein kann. Die jeweiligen Flanschteile 11, 12 (und damit die Hilfsmaschinen 10, 13) werden durch Umgreifen bzw. Eingreifen in das Exzenter­ gehäuse 1 (bzw. zusätzlich in den Lagerflansch 12) in ihrer Lage fixiert.

Als Luftpresser kommt ein Kolbenverdichter zur Anwendung. Bei diesem wird der entsprechende Kolben über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle 15 angetrieben. Erfindungsgemäß wird die Kurbelwelle 15 antriebsseitig direkt im Antriebsritzel 4 für den Hilfsmaschinenantrieb gelagert. Dabei ist der Lagerbereich 16 der Kurbelwelle 15 (also die Lagerstelle der Kurbelwelle 15 sowie das entsprechende Gegenstück des Hohlwellenteils 4 b) mit einer Evolventenverzahnung versehen. Eine entsprechende Evolventenver­ zahnung 17 liegt auch auf dem Massivwellenteil 4 a vor. Die An­ triebsverbindung zur Hydraulikpumpe 13 wird über eine Kupp­ lungshülse 18 erreicht, in die das Massivwellenteil 4 a sowie die Welle 19 (ebenfalls mit Evolventenverzahnung) der Hydraulikpumpe 13 eingreifen. Zwischen den beiden Wellen 4 a bzw. 19 ist ein Seeger-Ring 20 vorgesehen. Als entsprechendes Gegenstück zu den Verzahnungen auf den Wellenteilen 4 a und 19 ist natürlich auch das Innere der Kupplungshülse 18 mit einer Evolventenverzahnung versehen. Aus der Fig. 1 ist noch ersichtlich, daß die Gegen­ seite der Luftpresser-Kurbelwelle 15 wie üblich im Luftpresser­ gehäuse 10 gelagert wird. An dieser Luftpresser-Seite kann, wenn notwendig bzw. der Platz ausreicht, noch eine weitere Hydraulik­ pumpe 21 angeschlossen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der Grundbaueinheit. Der Deckel 8 könnte ebenso auch der Flansch 11 des Luftpresser- Gehäuses 10 sein. Wie aus dieser Figur bzw. der Fig. 3 ersicht­ lich, werden die gegenüberliegenden Flansche 11, 12 der koaxial angeordneten ersten Hilfsmaschinen mit durchgehenden Schrauben 23 am Steuergehäuse 2 bzw. Steuergehäusedeckel 3 befestigt. Die Schrauben 23 gehen dabei nicht durch das Exzentergehäuse 1. Bei der Einstellung des Zahnflankenspieles zwischen Antriebsrad 6 und Antriebsritzel 4 werden die Schraubverbindungen nur etwas gelockert und dann der Exzenter 1 verdreht. Durch Reibschluß machen dann die entsprechenden Flansche 11, 12 der Hilfsmaschinen (bzw. die Hilfsmaschinen selbst) gegenüber dem Exzenter 1 die hierfür geringen Relativbewegungen von wenigen mm mit. Diese ge­ ringen Relativbewegungen werden durch größere Schrauben-Durchgangs­ bohrungen 24 im Steuergehäuse 2 bzw. Steuergehäusedeckel 3 (gegen­ über den Schraubenbohrungen 12 a, 11 a in den entsprechenden Flanschteilen 12 und 11) ausgeglichen. In der Fig. 2 (bzw. der Fig. 1 und 1a) sind noch zusätzlich die Ölzulaufbohrung 25 bzw. Ölkanäle 26 zur bzw. in der Luftpresser-Kurbelwelle bzw. zu den einzelnen Lagerstellen gezeigt.

Mit dem beschriebenen Nebenantrieb ist die Kombination ver­ schiedener Hilfsmaschinen, wie z. B. Luftpresser und Hydraulik­ pumpen unter Beibehaltung der Antriebseinheit und das Einstellen des Zahnflankenspiels möglich. Das Einstellen des Zahnflanken­ spieles erfolgt dabei ohne aufwendige Montage bzw. ohne Eingriff in den Steuerrädertrieb des Steuergehäuses.

Claims (6)

1. Nebenantrieb einer Brennkraftmaschine für mehrere Hilfs­ maschinen, einen Luftpresser und in der Regel mehreren Hydraulikpumpen oder dergleichen, bei dem die Antriebs­ wellen der Hilfsmaschinen über ein einziges Antriebsritzel vom Steuerantrieb der Brennkraftmaschine aus angetrieben werden, und die Hilfsmaschinen koaxial zueinander an beiden Seiten eines seitlich über die Umrisse des Maschinengehäuses vorstehenden Steuergehäuses bzw. Steuer­ gehäusedeckels angeordnet sind, wobei auf einer bestimmten Seite als erste Hilfsmaschine der Luftpresser vorliegt, welcher als Kolbenverdichter mit einem in einem Zylinder geführten Kolben ausgebildet ist und letzterer über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (15) des Luft­ pressers (10) antriebsseitig direkt im Antriebsritzel (4) für den Hilfsmaschinenantrieb gelagert und der Lagerbe­ reich (16) der Kurbelwelle (15) mit einer Evolventenver­ zahnung versehen ist.

2. Nebenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (4) in einem Exzentergehäuse (1) beid­ seitig über jeweils eine wellenförmige Ausbildung gelagert ist, wobei einmal ein Massivwellenteil (4 a) und einmal ein Hohlwellenteil (4 b) vorliegt.

3. Nebenantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Exzentergehäuse (Lagerexzenter 1) im Steuergehäuse (2) bzw. Steuergehäusedeckel (3) verdrehbar angeordnet ist und daß die Flanschteile (11, 12) (entweder integrieter Flansch 11 am Hilfsmaschinengehäuse 10 oder Zwischenflansch 12) der sich koaxial gegenüberliegenden jeweils ersten Hilfsmaschine (10, 13) durch Eingreifen bzw. Umgreifen des Exzentergehäuses (1) in ihrer Lage fixiert werden.

4. Nebenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Exzentergehäuse (1) am Umfang eine ent­ sprechende Öffnung (5) aufweist, damit ein Antriebsrad (6) des Steuerantriebs der Brennkraftmaschine (beispielsweise ein Zahnrad auf der Nockenwelle) in das Antriebsritzel (4) für den Hilfsmaschinenantrieb eingreifen kann.

5. Nebenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigung der Hilfsmaschinen am Steuer­ gehäuse (2) bzw. Steuergehäusedeckel (3) über die ent­ sprechenden Flanschteile (11, 12) mit Hilfe von von dem einen (12) zum anderen Flansch (11) reichenden und außerhalb des Exzentergehäuses (1) verlaufenden Schrauben (23) erfolgt.

6. Nebenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchgangsbohrungen (24) der Schrauben (23) im Steuergehäuse (2) sowie im Steuergehäusedeckel (3) im Durchmesser größer sind als die Schraubenbohrungen (12 a, 11 a) in den entsprechenden Flanschteilen (12, 11) der Hilfs­ maschinen (13, 10).