DE3320086A1

DE3320086A1 - Lager-schmiereinrichtung

Info

Publication number: DE3320086A1
Application number: DE19833320086
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr.-Ing. Emmenthal; Claus Müller; Otto Ing. Schäfer (grad.), 3180 Wolfsburg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3320086C2; IT1176244B; IT8421230A0

Description

Lager-Schmiereinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Schmierung des Lagers einer auf einem Exzenterbund einer Antriebswelle gehaltenen Drehmasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche auf einem Exzenterbund einer Antriebswelle gelagerten Drehmassen sind beispielsweise von Spira-Verdrängermaschinen her bekannt, die im Prinzip in der DE-OS 26 03 462 beschrieben worden sind. Bei dieser Maschinenart ist der Verdrängerkörper auf einer Läuferscheibe gehalten, die auf einem Exzenterbund einer Antriebswelle drehbar gelagert ist. Diese Lagerung ist dabei während des Betriebs der Maschine so hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, daß herkömmliche Dauerfettschmierungen, wie Versuche gezeigt haben, schon nach relativ kurzer Betriebszeit versagen.
Bei einer kontinuierlichen Schmierung des Lagers mit einem flüssigen Schmiermittel, wie zum Beispiel mit Öl, besteht jedoch die Schwierigkeit, daß das Schmiermittel nicht aus dem Lager in den von der Maschine geförderten Luftstrom austreten darf da derartige Beimengungen in dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luftstrom eine Beeinträchtigung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine bewirken würden Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Exaenterlager-Schmiereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art zu schaffen, die eine ausreichend lange Lebensdauer des Exzenterlagers bei Vermeidung von Schmiermittelaustritt aus dem Lager gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also eine kontinuierliche Durchströmung des Lagers dadurch sichergestellt, daß in der Antriebswelle Schmiermittelzuführungs- und Schmiermittelabführungskanäle angeordnet sind und das Lager nach außen hin gegen Schmiermittelaustritt abgedichtet ist. Um einen ausreichenden Schmiermitteldurchfluß sicherzustellen, können die im wesentlichen radial verlaufenden Querbohrungen im Exzenterbund unterschiedlich lang ausgeführt sein, indem beispielsweise die die Schmiermittelzufuhr zu dem Lager besorgende Querbohrung im wesentlichen in der Längsebene mit dem größten Halbmesser und die die Schmiermittelabfuhr besorgende Querbohrung in der Längsebene mit dem kleinsten Halbmesser des Exzenterbundes angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Art Radialpumpeneffekt erreicht, der die zwischen der Schmiermittelzuführstelle und der Schmiermittelabführungsstelle an der Antriebswelle herrschenden Druckdifferenzen zur Sicherstellung eines ausreichenden Schmiermitteldurchflusses unterstützt.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß anderen Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen gezeigt, die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Exzenterlagerung gemäß der Erfindung, Figuren 2 und 3 andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Exzenterlagerung und Figur 4 einen Querschnitt durch die Antriebswelle zur Darstellung einer parallelen Anordnung der Schmiermittelkanäle.
In den einzelnen Figuren der Zeichnung sind jeweils gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich versehenenen Bezugszeichen bezeichnet worden. Dabei stellt 1 die Antriebswelle dar, die einen Exzenterbund 2 aufweist, auf dem die Nabe 4 einer scheibenförmigen Drehmasse 3, beispielsweise der Läuferscheibe einer Spiralverdichtermaschine, mittels eines Wälzlagers 5 gelagert ist. Das Wälzlager 5 ist nach beiden Seiten hin flüssigkeitsdicht durch Ringdichtungen 6 abgedichtet. Mit 7 ist das Maschinengehäuse angedeutet, zwischen dem und der Antriebswelle 1 Ringdichtungen 8 zur Abdichtung der beiderseits der scheibenförmigen Drehmasse 3 vorgesehenen Arbeitsräume 16a und 16b eingebracht sind. Die beiden Arbeitsräume 16a und 16b können durch in der scheibenförmigen Drehmasse 3 angeordnete axiale Öffnungen 17 miteinander verbunden sein, wie dies beispielsweise bei einer Verdrängermaschine mit Vorteil der Fall ist.
Zum Zwecke der Schmierung des Exzenterlagers 5 sind in der Antriebswelle 1 Längsbohrungen 9a und 9b vorgesehen, an deren einem Ende Schmiermittel von einer Schmiermittelquelle mit erhöhtem Druck zugeführt wird, während das andere, in der Figur 1 durch eine Querbohrung 13 gebildete Ende mit einem unter Atmosphärendruck stehenden und an den Schmiermittelvorratsbehälter angeschlossenen Raum in Verbindung steht. Von diesen Axialbohrungen 9a und 9b zweigen im Bereich des Exzenterbundes 2 radial gerichtete Querbohrungen 11 und 12 ab, die zu dem Exzenterlager 5 führen, wobei die beiden Querbohrungen jeweils etwa an entgegengesetzten Enden des Lagers münden.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Schmiermittelzuführungsbohrung 9a und die Schmitermittelabführungs bohrung 9b aus Fertigungsgründen durch eine gemeinsame Bohrung gebildet, die nachträglich durch einen im Bereich zwischen den beiden Querbohrungen 11 und 12 angebrachten Stopfen 14 unterteilt wird.
In der Schmiermittelzuführungsbohrung 9a ist noch eine feste Drosselstelle 10 angebracht, die die Durchflußmenge durch die Schmiermittelkanäle bei einem gegebenen Ölvordruck festlegt. Diese Drosselstelle soll einerseits einen ausreichenden, andererseits nicht zu großen Öldurchfluß sicherstellen, um eine möglichst lange Lebensdauer des Exzenterlagers 5 zu erreichen.
Wenn die Drossel 10 entweder direkt im relativ helßen Austrittsstutzen 7 des Arbeitsraums 16b oder an einer Stelle der Antriebswelle 1 angeordnet ist, die mit höheren Temperaturen beaufschlagt ist, im Fall des Einsatzes bei einer als Lader verwendeten Spiral-Verdrängermaschine beispielsweise im Bereich des als Verdichterauslaß wirkenden Arbeitsraums 16b, dann wird auch beim Start der Maschine in kaltem Zustand eine günstige und schnelle Schmiermittelversorgung des Lagers durch Reduzierung der Viskosität mittels Aufheizung des Öls im Bereich des für den Durchfluß bei niedrigen Temperaturen besonders kritischen Drosselquerschnitts gesorgt. Somit könnte eine derartige Verdrängermaschine schon bald nach dem Kaltstart ohne Gefahr für die Lagerung voll belastet werden.
Bei der Ausführung nach der Figur 2 sind zur Unterstützung des Öldurchflusses durch das Lager die beiden radial gerichteten Querbohrungen 11' und 12 mit unterschiedlichen Längen versehen. So soll die zu dem Lager 5 hinführende Querbohrung 11' in der Längshalbebene des Exzenterbundes angeordnet sein, in der dieser den größten Halbmesser aufweist, während die das Schmiermittel von dem Lager 5 wegführende Querbohrung 12 in der Längshalbebene mit dem kleinsten Halbmesser des Exzenterbundes 2 angeordnet ist. Diese Anordnung bewirkt eine Art Radialpumpeneffekt, der auch bei geringen Schmiermittelmengen eine eindeutige Strömungrichtung durch die Querbohrung 11' zum Lager hin und durch die Querbohrung 12 vom Lager weg sicherstellt.
Eine weitere Unterstützung dieser Durchströmungsrichtung kann dadurch erreicht werden, daß an der die Austrittsöffnung der Schmiermittelabführungsbohrung 9b bildenden Querbohrung 13 ein oder mehrere radial gerichtete Abspritzrohre 15 befestigt sind, die in ähnlicher Weise durch Zentrifugalwirkung einen Saugeffekt auf das Schmiermittel ausüben, so daß eine eindeutig fixierte Durchströmungsrichtung des Exzenterlagers und der Schmiermittelbohrungen sichergestellt wird, selbst wenn die Ölzufuhr nur mit geringem oder kaum vorhandenem Vordruck erfolgt.
Bei der Ausführung nach der Figur 3 schließlich sind die Schmiermittelzuführungsbohrung 9a und die Schmiermittelabführungsbohrung 9b direkt miteinander verbunden, wobei lediglich eine zwischen den beiden Querbohrungen 11' und 12 angeordnete Drossel 18 eine Druckdifferenz zwischen den beiden Schmiermittelbohrungen 9a und 9b herbeiführt.
Diese Druckdifferenz in Verbindung mit der radial längeren Zuführungs-Querbohrung 110 gegenüber der kürzeren Abführungs-Querbohrung 12 soll dann eine ausreichende Durchströmung des Exzenterlagers 5 bewirken; wobei nur ein Teil des durch die Schmiermittelzuführungsbohrung 9a zugeführten Schmiermittels über das Lager geleitet wird. Der restliche Teil geht direkt durch die Drosselbohrung 18 in die Schmiermittelabführungsbohrung 9b und von dort in den Auslaß über Dies erübrigt möglicherweise zusätzliche Ölabführungsleitungen im Bereich der Schmiermittelzufuhrstelle zur Antriebswelle 1, die das im Lager nicht benötigte Schmiermittel direkt in den Ölsammelbehälter leiten.
In der Figur 4 schließlich ist eine Möglichkeit angedeutet, wie in einer gemeinsamen Längsbohrung 19 zwei parallele Schmiermittelkanäle 9a' und 9b 9b' angeordnet sein können. Solche parallelen Schmiermittelkanäle wären für die Fälle erforderlich, bei denen die Antriebswelle 1 fliegend gelagert ist, bei denen also die Schmiermittelzufuhr und -abfuhr von der gleichen Seite her erfolgen muß. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die beiden Schmiermittelkanäle 9a' und 9b' durch einen in die gemeinsame Längsbohrung 19 eingefügten Einsatz 20, der beispielsweise auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen kann, gegeneinander abgegrenzt. Am freien Ende der Antriebswelle 1 kann diese gemeinsame Bohrung 19 dann durch einen Stopfen abgedichtet sein Während von dem Schmiermittelzuführungskanal 9a' dann die zu dem Lager 5 führende Querbohrung 11 abgeht, mündet die von dem Lager 5 kommende Querbohrung 12 in den Schmiermittelabführungskanal 9b'.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schmiereinrichtung besteht darin, auf diese Weise auch dynamisch und thermisch sehr hoch belastete Lager optimal schmieren zu können, ohne dabei in die Gefahr zu geraten, in die das Lager umgebenden Arbeitsräume Schmiermittel abzugeben.
- L e e s e i t e -

Claims

A N S P R Ü C H E 1. Einrichtung zur Schmierung des Lagers einer auf einem Exzenterbund einer Antriebswelle gehaltenen Drehmasse, insbesondere ei nes Verdrängerkörpers einer als Ladeluftverdichter für Brennkraftmaschinen verwendeten Spiral-Vekdrängemaschine, dadurch gekennzeichnet, .daß -.daß in der Antriebswelle (1) in Längsrichtung verlaufende Schmiermittelzu- und -abführungskanäle (9a, 9b) vorgesehen sind die über in dem Exzenterbund (2) angeordnete Querbohrungen (11, 1122 12) mit dem nach außen über Ringdichtungen (6) abgedichteten Lager (5) zur Ausbildung einer das Lager beaufschlagenden Schmiermitteldurchströmung verbunden sind.
2. Schmiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmiermittelzuführungskanal (9a) eine die Schmiermitteldurchflußmenge bestimmende Drosselstelle (10) im Bereich einer mit höheren Temperaturen beaufschlagten Stelle der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
3. Schmiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Schmiermitteldurchflußmenge bestimmende Drosselstelle (10) im Bereich des Austrittsstutzens (7) des Arbeitsraums (16b) angeordnet ist.
4. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schmiermittelzufuhr zu dem Lager (5) besorgende Querbohrung (11') eine größere radiale Länge als die die Schmiermittelabfuhr besorgende Querbohrung (12) aufweist
5. Schmiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schmiermittelzufuhr zu dem Lager (5) besorgende Querbohrung (11') im wesentlichen in der Längsebene mit dem größten Halbmesser des Exzenterbundes (2) und die die Schmiermittelabfuhr besorgende Querbohrung (12) in der Längsebene mit dem kleinsten Halbmesser des Exzenterbundes (2) angeordnet ist.
6. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsstelle (13) des Schmiermittelabführungskanals (9b) aus der Antriebswelle (1) zumindest ein im wesentlichen radial gerichtetes Abspritzrohr (15) angebracht ist.
7. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelzuführungskanal (9a) und der Schmiermittelabführungskanal (9b) direkt miteinander verbunden sind und daß zwischen den zu dem Lager (5) führenden bzw.

von diesem kommenden Querbohrungen (11, 12) eine den Schmiermitteldurchfluß durch das Lager (5) bestimmende Vorrichtung (18) vorgesehen ist.
8. Schmiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch eine feste Drosselbohrung (18) gebildet ist.
9. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere für fliegend gelagerte Antriebswellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelzuführungskanal (9a') und der Schmiermittelabführungskanal (9b') parallel zueinander angeordnet sind.
10. Schmiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schmiermittelkanäle (9a', 9b') durch einen in einer gemeinsamen Längsbohrung (19) der Antriebswelle (1) angeordneten, die Längsbohrung in Längsrichtung unterteilenden Einsatz (20) ausgebildet sind.