DE10140301A1 - Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine weist einen um eine Drehachse drehbar gelagerten und antreibbaren Zentrifugal-Ölabscheider auf, der ein Gehäuse mit einem Einströmkanal für die Zufuhr eines Öl-Luft-Gemisches, einen Luftabströmkanal für die Ableitung gereinigter Luft, Abströmöffnungen zur Ableitung abgeschiedenen Öls sowie Schikanen im Strömungsweg des Öl-Luft-Gemisches durch den Ölabscheider umfasst. DOLLAR A Als Schikane ist eine senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Abscheidewand vorgesehen, die den Strömungsweg in einem radial innen liegenden Abschnitt versperrt und in einem radial außen liegenden Abschnitt freigibt. An der Abscheidewand sind auf der dem Einströmkanal zugewandten Seite zumindest zwei radial verlaufende Abscheideflügel angeordnet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Eine derartige Entlüftungsvorrichtung ist aus der Druckschrift JP 07/150 924 A bekannt. Die Entlüftungsvorrichtung umfasst einen Zentrifugal-Ölabscheider, der auf einer Stirnseite einer Nockenwelle aufsitzt und drehfest mit dieser verbunden ist. Das Gehäuse des Ölabscheiders besteht aus zwei konvex geformten Gehäuseteilen, zwischen denen eine Abscheidewand ausgebildet ist. Das Öl-Luft-Gemisch wird axial durch Einströmöffnungen in einem Gehäuseteil in das Gehäuseinnere eingeleitet, wo das Gemisch auf die Abscheidewand trifft, woraufhin Öl auskondensiert und auf Grund der Fliehkräfte radial nach außen zur Gehäusewandung abläuft, die Abströmbohrungen zur Ausleitung des Öls aus dem Gehäuse aufweist. In die Abscheidewand sind Kommunikationsöffnungen eingebracht, durch die die vom Öl gereinigte Luft hindurchströmt, welche im weiteren Verlauf über Abströmöffnungen aus dem Ölabscheider ausgeleitet wird.
• Die Kommunikationsöffnungen in der Abscheidewand befinden sich radial etwa im mittleren Bereich des Gehäuseinneren, was dazu führt, dass das eingeströmte Öl-Luft-Gemisch radial zunächst entlang der Abscheidewand nach außen geführt und ein Großteil des Luftanteils an den Kommunikationsöffnungen vorbeigeführt wird und bis zur radial außen liegenden Wandseite des Gehäuseinneren strömt, von wo der Luftanteil entgegen den Fliehkräften wieder radial nach innen zurückströmen muss, um in den Bereich der Kommunikationsöffnungen in der Abscheidewand zu gelangen. Hieraus resultiert eine diffuse Strömung mit teilweise entgegengesetzten Strömungsrichtungen, wodurch die Effizienz der Ölreinigung vermindert wird.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Wirkungsgrad einer Entlüftungsvorrichtung mit einem Zentrifugal-Ölabscheider mit einfachen Maßnahmen zu verbessern.
• Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Im Gehäuseinneren des Ölabscheiders ist eine senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Abscheidewand vorgesehen, deren Wandebene radial zur Drehachse verläuft. Diese Abscheidewand ist in der Weise in den Strömungsweg im Gehäuseinneren integriert, dass lediglich in einem radial außen liegenden Bereich eine freie Durchströmung möglich ist, wohingegen der radial innen liegende Bereich von der Abscheidewand versperrt ist, die in diesem Bereich keinerlei Durchström- bzw. Kommunikationsöffnungen aufweist. Das in den Ölabscheider einströmende Öl-Luft- Gemisch ist daher gezwungen, entlang der Abscheidewand radial bis zur Außenseite zu wandern; hierbei kondensieren Öltröpfchen im Gemisch an der Abscheidewand aus. Die Durchtrittsöffnungen zwischen den beiden durch die Abscheidewand separierten Kammern im Gehäuseinneren liegen im radial außen liegenden Bereich an der Innenseite des radial umgreifenden Deckels. Gegensätzliche Strömungsrichtungen werden somit vermieden. Die auf die Innenseite des Deckels auftreffende Luft ist zu diesem Zeitpunkt bereits auf Grund der Führung entlang der Abscheidewand zu einem ein Großteil von Öl gereinigt worden. Der noch verbliebene Ölanteil wird durch das Auftreffen der radial nach außen geleiteten Luft auf den die Abscheidewand umgreifenden Deckel abgeschieden. Zugleich kann die Luft durch den freien Strömungsquerschnitt hindurchströmen, welcher unmittelbar benachbart zur radialen Innenseite des umgreifenden Deckels liegt.
• Der Abscheideflügel, welcher sich radial entlang der Abscheidewand auf der dem Einströmkanal zugewandten Seite erstreckt und axial über die Wandung der Abscheidewand übersteht, bewirkt eine verbesserte Abscheidung von Öl, da durch die Rotation der Abscheidewand und des Abscheideflügels sowie der Trägheit der Öltröpfchen diese auf den Abscheideflügel auftreffen und entlang dieses Flügels radial nach außen abgeleitet werden und durch die radialen Abströmöffnungen im Deckel nach außen strömen. Die Abscheideflügel haben die Funktion von Ölfängern, welche die ölhaltige Luft auf der Einströmseite durchkämmen und Öltröpfchen auffangen. Die Reinigungsleistung des Ölabscheiders wird hierdurch signifikant verbessert.
• In einer bevorzugten Weiterbildung sind insgesamt vier Abscheideflügel vorgesehen, die in einem 90°-Winkel angeordnet sind und sich insbesondere auf diagonal gegenüberliegenden Seiten der Abscheidewand erstrecken. Durch die Mehrzahl von Abscheideflügeln wird eine Ventilatorwirkung erzielt, so dass das Öl- Luft-Gemisch radial nach außen beschleunigt wird und zugleich die Öltröpfchen auf den Flügeloberflächen aufgefangen werden. Die Abscheideflügel erstrecken sich hierbei vorteilhaft bis zur radialen Außenkante der Abscheidewand, um Fehlluftströmungen in Umfangsrichtung und hierdurch verursachte diffuse Strömungen zu vermeiden.
• Vorteilhaft weist die Abscheidewand einen von dem umschließenden Deckel abweichenden Querschnitt auf, wobei zwischen den Außenkanten der Abscheidewand und dem Innenmantel des Gehäuses ein freier Strömungsweg gebildet ist. Die Abscheidewand weist zweckmäßig einen quadratischen Querschnitt und der Deckel vorteilhaft einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Eckbereiche der Abscheidewand sich bis zum Innenmantel des umschließenden Deckels erstrecken. Die Abscheideflügel verlaufen bevorzugt entlang der Diagonalen der quadratischen Abscheidewand und berühren ebenfalls die Innenwandung des Deckels. Zwischen den Außenkanten der Abscheidewand und der kreisförmigen Innenwandung des umschließenden Deckels verbleibt für die Weiterleitung der gereinigten Luft ein freier, segmentförmiger Strömungsquerschnitt.
• Vorteilhaft weist der Deckel des Ölabscheiders die Form eines halboffenen Ringes auf, in dessen offene Seite die Abscheidewand einschließlich der Abscheideflügel einsteckbar ist. Die Abscheidewand verschließt die offene Seite des Ringes mit Ausnahme der segmentförmigen Durchtrittsöffnungen zwischen radialer Innenseite des Deckels und Außenkante der Abscheidewand. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, den gesamten Ölabscheider an einer Stirnseite einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine anzuordnen und insbesondere in einen axialen Aufnahmeraum eines Kettenrades einzusetzen, welches an der Stirnseite der Nockenwelle angeflanscht ist. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauform aus.
• Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Entlüftungsvorrichtung mit einem Zentrifugal-Ölabscheider für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine,
• Fig. 2 eine Ansicht auf die Stirnseite eines Zentrifugal- Ölabscheiders,
• Fig. 3 eine Ansicht gemäß Schnittlinie III-III aus Fig. 2,
• Fig. 4 der Ölabscheider aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 in Zusammenbauposition an einem Nockenwellenrad der Brennkraftmaschine.
• In den folgenden Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
• Der in Fig. 1 dargestellte Zentrifugal-Ölabscheider 1 ist in Zusammenbaulage in einem axialen Aufnahmeraum 3 eines Nockenwellen- bzw. Kettenrades 2 aufgenommen, welches an der Stirnseite einer Nockenwelle angeordnet ist. Der Ölabscheider 1 umfasst eine als Schikane dienende Abscheidewand 4, die auf eine Buchse 5 aufgesetzt ist, welche auf eine Welle 6 des Nockenwellenrades 2 aufgeschoben ist, sowie einen stirnseitig abschließenden Ölabscheiderdeckel 7, der eine zentrale. Bohrung 8 besitzt, durch die in Zusammenbau die Buchse 5 hindurchragt. Der Ölabscheider 1 und das Nockenwellenrad 2 weisen die gleiche Drehachse auf und laufen gemeinsam um.
• Der Ölabscheider 1 wird für die Entlüftung des Öl-Luft- Gemisches in einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingesetzt. In Zusammenbauposition des Ölabscheiders 1 wird das Öl-Luft-Gemisch in Pfeilrichtung 9 axial durch die Bohrung 8 im Ölabscheiderdeckel 7 zugeführt und auf der radialen Außenseite der Buchse 5 axial bis an die als Schikane im Strömungsweg liegende, sich radial zur Drehachse erstreckende Abscheidewand 4 herangeführt, an der Ölpartikel 10 im Öl-Luft-Gemisch auskondensieren. Auf Grund der Drehung in Drehrichtung 11 des Nockenwellenrades 2 sowie der Abscheidewand 4 und der Trägheit der Ölpartikel 10 treffen diese auf Abscheideflügel 12 auf, welche auf der der Einströmseite des Öl-Luft-Gemisches zugewandten Seite der Abscheidewand 4 angeordnet und fest mit dieser verbunden sind und sich in Radialrichtung erstrecken. Vorteilhaft sind insgesamt vier Abscheideflügel 12 zwischen der Buchse 5 und der Außenkante der Abscheidewand vorgesehen. Die Abscheideflügel 12 weisen eine definierte axiale Ausdehnung in Richtung der Drehachse des Ölabscheiders auf, wodurch der Bereich auf der Einströmseite der Abscheidewand 4 in insgesamt vier Abschnitte unterteilt wird.
• Die aus dem Öl-Luft-Gemisch abgeschiedenen Ölpartikel 10 treffen auf die Abscheideflügel 12 auf und wandern anschließend auf Grund der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft radial entlang der Abscheideflügel 12 nach außen. Über Abströmöffnungen 13 in der radialen Außenseite des die Abscheidewand 4 einschließlich Abscheideflügel 12 radial umgreifenden Ölabscheiderdeckels werden die Ölpartikel 10 in Pfeilrichtung 14 radial aus dem Ölabscheider 1 abgeführt.
• Die Abscheidewand 4 weist zweckmäßig einen etwa quadratischen Querschnitt mit abgeflachten Ecken auf, wohingegen der Aufnahmeraum 3 im Nockenwellenrad 2 sowie der Deckel 7 jeweils einen runden Querschnitt besitzen. Die Abscheideflügel 12 erstrecken sich entlang der Diagonalen der Abscheidewand 4 und reichen radial bis zu den Eckbereichen der Abscheidewand. Die Abscheidewand ist in der Weise dimensioniert, dass in Zusammenbaulage die Eckbereiche spielfrei im Aufnahmeraum 3 aufgenommen sind. Der mittlere Abschnitt 15 zwischen zwei Eckbereichen der Abscheidewand 4 ist gegenüber der radial umgreifenden Wandung des Aufnahmeraumes 3 zurückgesetzt und gibt einen axialen Strömungsweg für die zugeführte Luft frei. Die in den Ölabscheider eingeströmte Luft kann nach dem Auskondensieren der Ölpartikel 10 an der Abscheidewand 4 radial entlang der Oberfläche der Abscheidewand nach außen strömen und im Bereich des mittleren Abschnittes 15 der Außenkante axial auf die andere Seite der Abscheidewand überströmen, von wo aus die gereinigte Luft radial zurückströmt und schließlich axial durch den Innenraum der Buchse 5 in Pfeilrichtung 16 nach außen abgeleitet wird.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen den Ölabscheider 1 mit dem Deckel 7 und der Abscheidewand 4 in Zusammenbauposition. Gemäß Fig. 2 erstrecken sich die Abscheideflügel 12 an der Abscheidewand 4 im 90°-Winkel zueinander. Über den Umfang des Deckels 7 sind eine Vielzahl von Abströmöffnungen 13 gleichmäßig verteilt angeordnet, über die abgeschiedenes Öl in Pfeilrichtung 14 radial nach außen abgeleitet wird.
• Fig. 2 in Verbindung mit der Schnittdarstellung nach Fig. 3 ist zu entnehmen, dass die Abscheidewand 4 von einem Ring 17 umgriffen ist, welcher einteilig mit der Abscheidewand 4 ausgebildet ist und dessen Stirnseite zur formschlüssigen Aufnahme des Deckels 7 ausgebildet ist. Die Buchse 5, durch deren radialen Innenraum die gereinigte Luft in Pfeilrichtung 16 aus dem Ölabscheider 1 abzuführen ist, weist eine geringere axiale Länge auf als die Abscheidewand 4 einschließlich dem umgreifenden Ring 17 und der Deckel 7 zusammengenommen, wodurch axial ein besonders kompaktes Bauteil erreicht wird. Die Buchse 5 ist als ein von der Abscheidewand 4 und dem Deckel 7 separat ausgebildetes Bauteil ausgeführt.
• Fig. 4 zeigt den Ölabscheider 1 aus Fig. 2 bzw. 3 in einer Zusammenbauposition am Nockenwellenrad 2. Der Ölabscheider 1 ist im stirnseitigen Aufnahmeraum des Nockenwellenrades 2 aufgenommen. Das Nockenwellenrad 2 ist an der Stirnseite eines Nockenwellenflansches 18 gehalten. Drehfest mit dem Nockenwellenflansch 18 ist eine Hohlwelle 20 in Achsrichtung der Nockenwelle angeordnet, auf die der Ölabscheider 1 in der Weise aufsteckbar ist, dass die Buchse 5 des Ölabscheiders auf dem Außenmantel der Hohlwelle 20 drehfest aufsitzt. In die Hohlwelle 20 sind Bohrungen 21 eingebracht, durch die die gereinigte Luft aus dem Ölabscheider 1 radial in den Innenraum der Hohlwelle 20 eintreten kann, welche im weiteren Verlauf in Pfeilrichtung 16 axial abgeleitet wird. Auf der dem Nockenwellenflansch gegenüberliegenden Seite des Ölabscheiders 1 befindet sich ein Abschlussflansch 19.

Claims (9)

1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten und antreibbaren Zentrifugal-Ölabscheider (1), der einen Einströmkanal für die Zufuhr eines Öl-Luft-Gemisches, einen Luftabströmkanal für die Ableitung gereinigter Luft, Abströmöffnungen zur Ableitung abgeschiedenen Öls sowie Schikanen im Strömungsweg des Öl-Luft-Gemisches durch den Ölabscheider (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass als Schikane eine senkrecht zur Drehachse ausgerichtete Abscheidewand (4) vorgesehen ist, die den Strömungsweg in einem radial innenliegenden Abschnitt versperrt und in einem radial außenliegenden Abschnitt freigibt, und dass an der Abscheidewand (4) auf der dem Einströmkanal zugewandten Seite zumindest ein radial verlaufender Abscheideflügel (12) angeordnet ist, der sich axial über die Abscheidewand (4) erhebt.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt vier Abscheideflügel (12) in einem 90°-Abstand versetzt angeordnet sind.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideflügel (12) sich bis zur radialen Außenkante der Abscheidewand (4) erstrecken.

4. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidewand (4) einen von einem umschließenden Deckel (7) abweichenden Querschnitt aufweist, wobei zwischen den Außenkanten der Abscheidewand und dem Innenmantel des Deckels (7) ein freier Strömungsweg gebildet ist.

5. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidewand (4) einen quadratischen und der die Abscheidewand (4) umschließende Deckel (7) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

6. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die außenliegenden Eckbereiche der quadratischen Abscheidewand (4) sich bis zum Innenmantel des Deckels (7) erstrecken.

7. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideflügel (12) sich diagonal entlang der quadratischen Abscheidewand (4) erstrecken.

8. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) als halboffener Ring ausgebildet ist, in dessen offene Seite die Abscheidewand (4) mit den Abscheideflügeln (12) einsetzbar ist.

9. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (1) in einen axialen Aufnahmeraum (3) in einem Nockenwellenrad (2) einsetzbar ist, welches an einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angeflanscht ist.