RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1479909 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 03.04.2004 04008174.7 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 14.06.2006 Europejski Biuletyn Patentowy 2006/24 EP 1479909 B1 (13) T3 (51) Int. Cl. F04B39/00 (2006.01) F04B53/00 (2006.01) F04B53/14 (2006.01) (54) Tytuł wynalazku: Korbowód tłoka sprężarki (30) Pierwszeństwo: DE20031023125 22.05.2003 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.11.2004 Europejski Biuletyn Patentowy 2004/48 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 29.09.2006 Wiadomości Urzędu Patentowego 9/2006 (73) Uprawniony z patentu: AMK Arnold Müller GmbH & Co.KG, Kirchheim / Teck, DE PL/EP 1479909 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: Müller Arnold, Kirchheim / Teck, DE (74) Pełnomocnik: Kancelaria Patentowa rzecz. pat. Zbigniew Kamiński 02-011 Warszawa Al. Jerozolimskie 101/18 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1 U-2789n/06 Korbowód tłoka sprężarki Przedmiotem wynalazku jest korbowód tłoka sprężarki według nieznamiennej części zastrzeżenia 1. Korbowód tego rodzaju jest zwykle umieszczony w sprężarce między końcowym elementem jej zespołu napędowego i tłokiem, względnie wspornikiem tłoka sprężarki, zamieniając ruch obrotowy mimośrodowy zespołu napędowego na ruch posuwisto-zwrotny tłoka. Z europejskiego opisu patentowego nr EP 12 33 183 A1 znane jest tego rodzaju rozwiązanie konstrukcyjne sprężarki. Okazało się, że podczas ruchu tłoka powstają drgania tłoka i zaworów, które są przenoszone na korbowód i jego łożysko. Ponadto drgania powstają również w zespole napędowym i jego mimośrodzie. Te drgania, ze względu na obciążenia mechaniczne, mogą powodować wczesne uszkodzenie łożysk, a ponadto mogą być źródłem niepożądanych dźwięków, które są nieprzyjemne zwłaszcza gdy na przykład tego rodzaju sprężarki są montowane w pojazdach. Do tłumienia drgań w sprężarce według niemieckiego opisu patentowego nr DE 10 042 214 A1 dla tłoka, który nie jest uzupełniony drugim przeciwbieżnym tłokiem, celem wyrównania sił masowych korbowód, wykonany jako korbowód wyrównawczy, jest zaopatrzony w masę dodatkową, która przemieszcza środek ciężkości
2 korbowodu w stosunku do pozostałych korbowodów sprężarki w kierunku tłoka, powodując dynamiczne wyważenie masowe. Dzięki temu dynamicznemu wyważeniu masowemu powinno zostać uzyskane tłumienie drgań. Ponadto z brytyjskiego opisu patentowego ne GB 2 288 864 A znany jest korbowód silnika spalinowego, na którego łbie, w pobliżu tłoka, są umieszczone dwa wałki mimośrodowe, zaopatrzone na obydwóch końcach w wystające z nich mimośrody. Na każdym mimośrodzie jest osadzona wahająca się dźwignia, przy czym te cztery dźwignie naciskają na trzpień tłoka. W każdej parze dźwigni, między skierowanymi ku sobie powierzchniami jest wklejona warstwa wykonana z elastomeru, która podczas montażu łączy ze sobą dźwignie, a podczas pracy silnika umożliwia ograniczony ruch względny mimośrodów ku sobie i od siebie. Warstwa ta naciska na dźwignie małą siłą w kierunku rozdzielenia mimośrodów, a jej materiał działa również pod względem tłumienia dźwięków. Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego korbowodu wymienionego rodzaju, który po zamontowaniu w sprężarce tłumi drgania powstające w niej i przynajmniej znacznie ogranicza wywołane nimi dźwięki. Zadanie to zrealizowano według wynalazku przez opracowanie konstrukcji korbowodu wymienionego rodzaju o cechach charakterystycznych zawartych w znamiennej części zastrzeżenia 1. Dzięki przynajmniej jednemu tłumikowi drgań, umieszczonemu w obszarze korbowodu, uzyskuje się bardzo dobre tłumienie drgań, a spowodowane nimi dźwięki zostają wielokrotnie zredukowane. Dzięki temu sprężarka, wyposażona w taki korbowód, może być szczególnie korzystnie montowana wszędzie tam, gdzie dba się o niski poziom dźwięków, na przykład w pojazdach. Konstrukcja jest prosta, ta-
3 nia i pewna w eksploatacji. Dzięki uzyskanemu tłumieniu drgań może zostać osiągnięta również większa żywotność łożysk. Dalsze szczególne cechy charakterystyczne wynalazku i rozwiązania konstrukcyjne są zawarte w zastrzeżeniach zależnych. Dalsze szczegóły i zalety wynalazku wynikają z dalszej części opisu. Pełne brzmienie zastrzeżeń nie jest w dalszej części opisu powtórzone jedynie dla uniknięcia niepotrzebnych powtórzeń, natomiast zamiast nich znajduje się tylko odniesienie do odpowiednich zastrzeżeń, jednak wszystkie wymienione w opisie wyraźnie i zgodne z zastrzeżeniami cechy charakterystyczne są ważne. Przy tym wszystkie cechy charakterystyczne wymienione w powyższej i poniższej części opisu, oraz cechy charakterystyczne przedstawione tylko na rysunku, stanowią dalsze elementy wynalazku, nawet jeżeli nie są szczególnie uwypuklone, a zwłaszcza nie są wymienione w zastrzeżeniach patentowych. Korbowód według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego na załączonym rysunku, na którym fig.1 przedstawia tłok napędzającym go korbowodem sprężarki, której fragment jest przedstawiony w przekroju, a fig.2 odmianę tłoka wraz z napędzającym go korbowodem według fig.1, w przekroju. Fig.1 przedstawia tłok 10 uwidocznionej tylko częściowo sprężarki, która wraz z nie uwidocznionym silnikiem elektrycznym dużej mocy może stanowić zespół roboczy, analogiczny do omówionego w europejskim opisie patentowym nr EP 12 33 183 A1. Tłok 10 ma postać tłoka podwójnego, zaopatrzonego w podłużny wspornik 11, który na jednym swym końcu jest wyposażony w pierwszy tłok 12 o większej średnicy pierwszego stopnia sprężania, a na
4 przeciwnym swym końcu jest wyposażony w drugi tłok 13 o mniejszej średnicy drugiego stopnia sprężania. Dzięki takiej konstrukcji tłoka 10 uwidoczniona tylko częściowo sprężarka ma postać sprężarki dwustopniowej. Wspornik 11 tworzy przynajmniej wraz z dwoma tłokami 12, 13 jedną część konstrukcyjną, która może być wykonana na przykład jako element wytłoczony z tworzywa sztucznego, albo jako element odlany pod ciśnieniem z aluminium. Tłok 10, zwłaszcza jego wspornik 11, jest napędzany korbowodem 14, osadzonym obrotowo na stanowiącym zakończenie wału 16 mimośrodzie 15 za pomocą łożyska 17, na przykład łożyska kulkowego. Wał 16 jest częścią zespołu napędowego, mającego postać nie uwidocznionego silnika elektrycznego dużej mocy. Korbowód 14 porusza się w przybliżeniu równolegle do wspornika 11 i w przybliżeniu prostopadle do podłużnej osi wału 16. W promieniowej odległości od mimośrodu 15 jest we wsporniku 11 trwale osadzony prostopadły do niego trzpień 18, który tworzy jedną część ze wspornikiem 11. Wystaje on w przybliżeniu równolegle do podłużnej osi wału 16 i w jego kierunku tak daleko, że korbowód 14 jest połączony wahadłowo, zwłaszcza obrotowo, z trzpieniem 18 za pomocą łożyska 19, na przykład łożyska kulkowego. Łożysko 19 jest osadzone trwale swym wewnętrznym pierścieniem na trzpieniu 18, natomiast jego zewnętrzny pierścień jest osadzony nie obrotowo w korbowodzie 14. Drugie łożysko 17, nazywane poniżej łożyskiem 17 korbowodu, jest usytuowane zasadniczo w tej samej płaszczyźnie jak łożysko 19, jest jednak przemieszczone promieniowo względem niego i jest osadzone trwale swym wewnętrznym pierścieniem na mimośrodzie 15. Wzdłuż korbowodu 14, między łożyskiem 17 korbowodu i obszarem jego połączenia z łożyskiem 19, jest umieszczony przy-
5 najmniej jeden tłumik drgań 20, który może być umieszczony w obszarze tego połączenia, na przykład w obszarze łożyska 19, oraz ewentualnie, jak w rozwiązaniu konstrukcyjnym według fig.1, w obszarze łożyska 17 korbowodu. Tłumik drgań 20 jest wyposażony w tłumiące drgania gniazdo 21 łożyska, zaopatrzone w tłumiącą drgania sprężystą warstwę 22, wykonaną zwłaszcza z gumy, z gumy syntetycznej, albo z podobnego materiału. Tłumiąca drgania warstwa 22 ma twardość wynoszącą na przykład około 80 o Shore A. W przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego według fig.1 tłumiące drgania gniazdo 21 łożyska jest zaopatrzone w gumową sprężynę, natomiast w innym, nie przedstawionym przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego gniazdo 21 łożyska może mieć postać wyłącznie tłumiącej drgania warstwy 22. W takim przypadku łożysko 17 korbowodu jest swym zewnętrznym pierścieniem osadzone w tłumiącej drgania warstwie 22, która ze swej strony jest osadzona w gnieździe 23, zwłaszcza w otworze, w korbowodzie 14. W przedstawionym na fig.1 rozwiązaniu konstrukcyjnym gniazda 21 łożyska gumowa sprężyna, składa się z dwóch, zwłaszcza metalowych, koncentrycznych pierścieni 24 i 25, między którymi znajduje się pierścieniowa warstwa 22 wykonana przykładowo jako nawulkanizowana guma. Łożysko 17 korbowodu jest osadzone w gnieździe korbowodu 14 za pośrednictwem tłumiącego drgania gniazda 21 łożyska. Umieszczenie tłumika drgań 20 w tym miejscu okazało się szczególnie korzystne. Tłumiąca drgania warstwa 22 ma taką strukturę, że w kierunku obwodowym ma większą sprężystość niż w kierunku promieniowym, a korzystnie w kierunku promieniowym jest na przykład względnie sztywna. W innym nie uwidocznionym rozwiązaniu konstrukcyjnym również łożysko 19 rejonu połączenia może być osadzone za pośrednictwem
6 tłumiącego drgania gniazda, analogicznie jak gniazda 21 łożyska, w korbowodzie 14, oraz ewentualnie w odpowiedniej części tłoka 10, na przykład we wsporniku 11. Dzięki umieszczeniu przynajmniej jednego tłumika drgań 20 uzyskuje się bardzo dobre tłumienie drgań powstających podczas ruchu tłoka 10, przenoszonych przez korbowód 14 i łożyska 17 i 19, wywoływanych z drugiej strony przez nie uwidoczniony zespół napędowy i mimośród 15. Takie drgania nie tylko obciążają łożyska, ale powodują powstawanie niekorzystnych dźwięków, które są zwłaszcza nieprzyjemnie odczuwane gdy sprężarki takiej konstrukcji są zamontowywane na przykład w pojazdach. Dzięki tłumikowi drgań 20 drgania w obszarze gniazda 21 łożyska są przejmowane i tłumione przez warstwę 22, powodując wielokrotne zmniejszenie amplitudy dźwięków. W drugim przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego, przedstawionym na fig.2, elementy konstrukcyjne takie same jak w pierwszym przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego są tak samo oznaczone, dzięki czemu nawiązano do opisu pierwszego przykładu rozwiązania konstrukcyjnego. Drugi przykład rozwiązania konstrukcyjnego różni się od pierwszego tym, że w drugim przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego według fig.2 trzpień 18 jest osadzony w otworze 26 korbowodu 14, na przykład jest wciśnięty, a w kierunku prostopadłym wystaje, na rysunku w lewo, w kierunku korbowodu 14 i wspornika 11, przy czym w obszarze połączenia łożysko 19 nie jest umieszczone, jak na fig.1 w korbowodzie 14, lecz w otworze 27 wspornika 11, w którym łożysko 19 jest przytrzymywane swym zewnętrznym pierścieniem. Jego wewnętrzny pierścień jest osadzony trwale na trzpieniu 18. Również w rozwiązaniu konstrukcyjnym we-
7 dług fig.2, tak jak w pierwszym przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego, jest zastosowany przynajmniej jeden tłumik drgań 20 w obszarze łożyska 17 korbowodu, który jest tego samego rodzaju jak omówiony na podstawie fig.1. Również w drugim przykładzie rozwiązania konstrukcyjnego według fig.2 dodatkowo, albo zamiast tego, łożysko 19 rejonu połączenia może być osadzone za pośrednictwem tłumiącego drgania gniazda 21 w elemencie konstrukcyjnym tłoka 10, zwłaszcza we wsporniku 11.
8 Zastrzeżenia patentowe 1. Korbowód tłoka sprężarki, zwłaszcza podwójnego tłoka ułożyskowanego jedną częścią w łożysku korbowodu osadzonym na mimośrodzie zespołu napędowego i połączonego obrotowo z tłokiem, przy czym na korbowodzie, w miejscu między jego łożyskiem a połączeniem z tłokiem jest umieszczony przynajmniej jeden tłumik drgań, znamienny tym, że tłumik drgań (20) jest umieszczony w obszarze łożyska (17) korbowodu. 2. Korbowód według zastrz.1, znamienny tym, że tłumik drgań (20) jest umieszczony w miejscu połączenia korbowodu z tłokiem, na przykład w pobliżu jego łożyska (19). 3. Korbowód według jednego z zastrz.1 albo 2, znamienny tym, że tłumik drgań (20) jest wyposażony w gniazdo (21) łożyska tłumiące drgania. 4. Korbowód według zastrz.3, znamienny tym, że tłumiące drgania gniazdo (21) łożyska jest zaopatrzone w warstwę (22) tłumiącą drgania. 5. Korbowód według zastrz.4, znamienny tym, że warstwa (22) gniazda (21) łożyska jest sprężysta i korzystnie jest wykonana z gumy, względnie z gumy syntetycznej, albo z podobnego materiału.
9 6. Korbowód według zastrz.4 albo 5, znamienny tym, że warstwa (22) tłumiąca drgania ma twardość wynoszącą około 80 o według skali Shore A. 7. Korbowód według jednego z zastrz.3 do 6, znamienny tym, że gniazdo (21) łożyska ma postać warstwy (22) tłumiącej drgania 8. Korbowód według jednego z zastrz.3 do 6, znamienny tym, że gniazdo (21) łożyska tłumiące drgania jest wyposażone w gumową sprężynę. 9. Korbowód według zastrz.8, znamienny tym, że gumowa sprężyna gniazda (21) łożyska jest wyposażona w dwa współosiowe pierścienie (24 i 25), korzystnie metalowe, między którymi jest osadzona naniesiona przez wulkanizację gumowa warstwa (22). 10. Korbowód według jednego z zastrz.4 do 9, znamienny tym, że warstwa (22) tłumiąca drgania ma większą sprężystość w kierunku obwodowym niż w kierunku promieniowym, a ponadto jest korzystnie sztywna w kierunku promieniowym. 11. Korbowód według jednego z zastrz.1 do 10, znamienny tym, że łożysko (17) korbowodu jest osadzone w korbowodzie (14) za pośrednictwem gniazda (21) łożyska tłumiącego drgania. 12. Korbowód według jednego z zastrz.1 do 11, znamienny tym, że łożysko (19) jest w miejscu jego połączenia z tłokiem osadzone w korbowodzie (14), oraz ewentualnie we wsporniku (11) tłoka (10) za pośrednictwem gniazda (21) łożyska.
10 Wykaz oznaczeń 10. Tłok Kolben 11. Wspornik Kolbenträger 12. Pierwszy tłok erster Kolben 13. Drugi tłok zweiter Kolben 14. Korbowód Pleuel 15. Mimośród Exzenter 16. Wał Welle 17. Łożysko korbowodu Pleuellager 18. Trzpień Bolzen 19. Łożysko Lager 20. Tłumik drgań Schwingungdämpfungseinrichtung 21. Gniazdo łożyska Lageraufnahme 22. Warstwa Schicht 23. Gniazdo Aufnahme 24, 25. Pierścień Ring 26, 27. Otwór Bohrung