DE102008021172B4

DE102008021172B4 - Entlüftete Zahnradantriebsanordnung für ein Aufladegebläse

Info

Publication number: DE102008021172B4
Application number: DE102008021172A
Authority: DE
Inventors: Gregory P. Prior
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: US7669586B2; DE102008021172A1; CN101298869B; US20080271719A1; CN101298869A

Abstract

Zahnradantriebsanordnung (20) für ein Aufladegebläse (10) mit zumindest einem um eine Drehachse (44) drehbaren Zahnradelement (40), wobei die Zahnradantriebsanordnung (20) umfasst: ein Abdeckelement (32), das dazu dient, das zumindest eine Zahnradelement (40) im Wesentlichen einzuschließen; ein Rohrelement (36), das sich durch das Abdeckelement (32) hindurch erstreckt und entlang der Drehachse (44) ausgerichtet ist; und wobei das Rohrelement (36) dazu dient, die Zahnradantriebsanordnung (20) zu entlüften.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine entlüftete Zahnradantriebsanordnung für einen Kompressor oder ein Aufladegebläse.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Entlüftungen für Zahnradantriebsanordnungen sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 166 851 A2 , der DE 694 09 678 T2 und der DE 828 184 B .
Ebenfalls ist es in der Technik bekannt, Verdrängerkompressoren, wie beispielsweise Roots-Kompressoren und Schraubenkompressoren, mit lappenförmigen Rotoren für das Aufladen von Brennkraftmaschinen und zur Bereitstellung von Druckluft für andere Zwecke zu verwenden. Ein solcher als Kraftfahrzeug-Aufladegebläse verwendeter Kompressor kann ein Gehäuse mit einem Rotorinnenraum umfassen, in welchem ein Paar Rotoren mit ineinandergreifenden Lappen sich dreht, um Volumina an Ansaugluft zwischen einem Einlasskanal des Gehäuses und einem Auslasskanal des Gehäuses zu transportieren und dadurch den Druck an dem Auslasskanal zu erhöhen.
Bei einem anhaltenden Hochlastbetrieb des Aufladegebläses erhöht sich die Temperatur der von dem Aufladegebläse abgegebenen Luft, wobei die höchsten Temperaturen typischerweise bei hohen Motordrehzahlen und Aufladegebläsebelastungen erreicht werden. Die Luft neigt dazu, das Schmieröl innerhalb einer Zahnradantriebsanordnung des Aufladegebläses durch erzwungene Wärmeübertragung/-leitung zu erwärmen.
Es ist eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine möglichst einfache und effiziente Entlüftung für eine Zahnradantriebsanordnung, insbesondere für ein Aufladegebläse, anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Zahnradantriebsanordnung für eine Aufladegebläseanordnung bereitgestellt. Die Zahnradantriebsanordnung umfasst zumindest ein Zahnradelement, das um eine Drehachse drehbar ist. Ein Abdeckelement dient dazu, das zumindest eine Zahnradelement im Wesentlichen einzuschließen. Ein Rohrelement erstreckt sich durch das Abdeckelement hindurch und ist im Wesentlichen benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement positioniert und im Allgemeinen entlang der Drehachse ausgerichtet. Das Abdeckelement definiert zumindest teilweise ein Volumen, innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl angeordnet ist. Das Rohrelement ist oberhalb der vorbestimmten Menge an Schmieröl positioniert, wenn das zumindest eine Zahnradelement sich nicht dreht, und dient dazu, die Zahnradantriebsanordnung zu entlüften. Eine Aufladegebläseanordnung, in welche die Zahnradantriebsanordnung integriert ist, ist ebenfalls offenbart.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mit größerer Deutlichkeit aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der besten Umsetzungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Unteransicht einer Aufladegebläseanordnung, welche zur Verwendung mit einer Brennkraftmaschine angepasst ist;
2 ist eine im Querschnitt dargestellte Perspektivansicht der Aufladegebläseanordnung entlang der Linie Z-Z aus 1, welche eine erfindungsgemäße Zahnradantriebsanordnung veranschaulicht;
3 ist eine Perspektivansicht eines Abdeckelements zur Verwendung mit der Zahnradantriebsanordnung aus 2; und
4 ist eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführungsform eines Abdeckelements zur Verwendung mit der Zahnradantriebsanordnung aus 2.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Bezugszahlen über die verschiedenen Figuren hinweg gleichen oder ähnlichen Bauteilen entsprechen, ist in 1 eine Kompressor- oder Aufladegebläseanordnung gezeigt, die allgemein mit 10 angegeben ist. Die Aufladegebläseanordnung 10 ist zur Verwendung mit einer Brennkraftmaschine, die hier nicht gezeigt ist, angepasst, und dient dazu, den volumetrischen Wirkungsgrad derselben zu erhöhen. Bei dem Aufladegebläse 10 kann es sich um ein Roots- oder Schrauben-Aufladegebläse handeln. Die Aufladegebläseanordnung umfasst ein Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise aus Metallguss, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, usw. gebildet. Das Gehäuse 12 umfasst ein erstes Ende 14 und ein entgegengesetztes, zweites Ende 16. Eine Aufladegebläseantriebsanordnung 18 ist in Bezug auf das erste Ende 14 des Gehäuses 12 angebracht, während eine Zahnradantriebsanordnung 20 in Bezug auf das zweite Ende 16 des Gehäuses 12 angebracht ist. Die Aufladegebläseantriebsanordnung 18 umfasst eine an der Welle angebrachte Riemenscheibe 22, die ausgelegt ist, um einen nicht gezeigten Riemen darauf aufzunehmen und Antriebskraft von der Brennkraftmaschine auf die Aufladegebläseanordnung 10 zu übertragen. Im Wesentlichen benachbart zu der Aufladegebläseantriebsanordnung 18 ist ein Einlasskanal 24 positioniert, der dazu dient, durch den Pfeil 26 angegebene Einlassluft in das Gehäuse 12 der Aufladegebläseanordnung 10 zu befördern.
Die Zahnradantriebsanordnung 20 dient dazu, eine Drehsynchronisierung zwischen einem Paar ineinandergreifender Rotoranordnungen 28, von denen eine in 2 gezeigt ist, aufrechtzuerhalten. Die Zahnradantriebsanordnung umfasst ein Traglagerelement 30, das an dem Gehäuse 12 angebracht ist, während ein Abdeckelement 32 an dem Traglagerelement 30 angebracht ist. Das Abdeckelement 32 und das Traglagerelement 30 sind durch eine Mehrzahl von Befestigungselementen 34 abnehmbar in Bezug auf das Gehäuse 12 angebracht. Das Abdeckelement 32 und das Traglagerelement 30 sind vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Stahl, usw. gebildet. Ein Rohrelement 36 erstreckt sich durch das Abdeckelement 32 hindurch und dient dazu, die Zahnradanordnung 20 zu der Umgebungsluft 38 hin zu entlüften. Das Rohrelement 36 wird vorzugsweise mittels Presspassung oder Klebverbindung in dem Abdeckelement 32 festgehalten; es können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden, um das Rohrelement 36 in Bezug auf das Abdeckelement 32 festzuhalten, ohne dass dadurch der Umfang dessen, was beansprucht ist, überschritten wird. Die Konstruktion und die Betriebsweise der Zahnradantriebsanordnung 20 wird im Folgenden in Bezug auf 2 bis 4 detaillierter erörtert.
In 2, auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf 1 – Bezug genommen wird, ist eine Schnittansicht der Zahnradantriebsanordnung 20 aus 1 gezeigt. Die Zahnradantriebsanordnung 20 umfasst ein Zahnradelement 40, das an einem Wellenelement 42 angebracht ist, um sich gemeinsam mit diesem zu drehen. Das Wellenelement 42 trägt auf drehbare Weise die Rotoranordnung 28 in dem Gehäuse 12, das in 1 gezeigt ist. Das Zahnradelement 40 und die Rotoranordnung 28 drehen sich als solche gemeinsam als eine Einheit. Das Zahnradelement 40 ist in Eingriffskontakt mit einem anderen, nicht gezeigten Zahnradelement bereitgestellt und arbeitet mit diesem zusammen, um eine Drehsynchronisierung zwischen den Rotoranordnungen 28 innerhalb der Aufladegebläseanordnung 10 aufrechtzuerhalten. Das Zahnradelement 40 hat eine Drehachse 44. Das Rohrelement 36 ist im Allgemeinen mit der Drehachse 44 des Zahnradelements 40 ausgerichtet. Das Rohrelement 36 umfasst einen Endabschnitt 46, der im Wesentlichen benachbart zu dem Zahnradelement 40 positioniert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform definiert das Wellenelement 42 eine Ausnehmung 48, in welcher der Endabschnitt 46 des Rohrelements 36 zumindest teilweise aufgenommen ist.
Das Abdeckelement 32 definiert zumindest teilweise ein Volumen 50, innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl 52 enthalten ist. Wenn das Zahnradelement 40 sich in Ruhestellung befindet, oder sich nicht dreht, weist das Schmieröl 52 einen durch die gestrichelte Linie 54 angezeigten Füllstand auf. Der Endabschnitt 46 des Rohrelements 36 ist oberhalb des Füllstands 54 positioniert, um ein Entweichen von Schmieröl 52 über das Rohrelement 36 zu verhindern.
Während des Betriebs der Aufladegebläseanordnung 10 kommt es als Funktion der Belastung und der Betriebsdauer des Aufladegebläses zu einer Erwärmung des Schmieröls 52. Dieser Temperaturanstieg neigt dazu, den Druck innerhalb des Volumens 50 zu erhöhen, welcher in ungeregeltem Zustand nicht gezeigte Dichtungen innerhalb der Zahnradantriebsanordnung 20 beschädigen kann. Das Rohrelement 36 wird betrieben, um den Druck innerhalb des Volumens 50 in die Umgebungsluft 38 zu entlüften und dadurch jeweils eine Begrenzung des Drucks innerhalb des Volumens 50 auf ein annehmbares Ausmaß aufrechtzuerhalten. Während das Zahnradelement 40 sich in der von dem Pfeil 55 angezeigten Richtung dreht, wird darauf befindliches Schmieröl 52 radial nach außen von der Drehachse 44 des Zahnradelements 40 weg gedrückt, wodurch verhindert wird, dass das Schmieröl durch das Rohrelement 36 hindurch fließt.
In 3, auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf 2 – Bezug genommen wird, ist eine alternative Ausführungsform des Abdeckelements 32 gezeigt, die allgemein unter 32A angegeben ist. Das Abdeckelement 32A umfasst eine Mehrzahl von Vorsprüngen 56, welche sich von einer Innenwand 58 des Abdeckelements 32A ausgehend axial zu dem Zahnradelement 40 aus 2 hin erstrecken. Die Vorspringe 56 wirken zusammen, um eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen 60 zu bilden, welche dazu dienen, Schmieröl 52 kanalartig von der Drehachse 44 des Zahnradelements 40 weg zu leiten, wie dies durch die Pfeile 62 angezeigt ist. Die Vorsprünge 56 sind vorzugsweise in der Drehrichtung des Zahnradelements 40 gekrümmt, so dass die Kanäle 60 im Allgemeinen in Drehrichtung des Zahnradelements 40 gekrümmt sind, wie dies in 3 gezeigt ist.
In 4, auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf 2 – Bezug genommen wird, ist eine alternative Ausführungsform der Abdeckelemente 32 aus 2 und 32A aus 3 gezeigt, die allgemein unter 32B angegeben ist. Das Abdeckelement 32B umfasst eine vorspringende Wand 64, welche sich von der Innenwand 58 des Abdeckelements 32B ausgehend axial zu dem Zahnradelement 40 aus 2 hin erstreckt. Die vorspringende Wand 64 definiert einen im Allgemeinen in der Drehrichtung des Zahnradelements 40 spiralförmig nach außen verlaufenden Kanal 66. Der Kanal 66 dient dazu, im Wesentlichen zu verhindern, dass das Schmieröl 52 durch die Drehachse 44 des Zahnradelements 40 hindurch fließt.
Durch das Entlüften der Zahnradantriebsanordnung 20 über das Rohrelement 36 kann der bei einem anhaltenden Hochlastbetrieb der Aufladegebläseanordnung 10 innerhalb des Volumens 50 auftretende Temperatur- und Druckanstieg reduziert werden. Die Positionierung des Rohrelements 36 bewirkt, dass der Verlust an Schmieröl 52 durch das Rohrelement 36 hindurch verhindert oder wesentlich verringert wird.
Es sind hier zwar die besten Umsetzungsarten der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, für den Fachmann auf dem Gebiet, zu welchem diese Erfindung gehört, sind jedoch verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen für die Umsetzung der Erfindung im Umfang der beigefügten Patentansprüche erkenntlich.

Claims

Zahnradantriebsanordnung (20) für ein Aufladegebläse (10) mit zumindest einem um eine Drehachse (44) drehbaren Zahnradelement (40), wobei die Zahnradantriebsanordnung (20) umfasst: ein Abdeckelement (32), das dazu dient, das zumindest eine Zahnradelement (40) im Wesentlichen einzuschließen; ein Rohrelement (36), das sich durch das Abdeckelement (32) hindurch erstreckt und entlang der Drehachse (44) ausgerichtet ist; und wobei das Rohrelement (36) dazu dient, die Zahnradantriebsanordnung (20) zu entlüften.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei ein Ende des Rohrelements (36) im Wesentlichen benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Rohrelement (36) oberhalb der vorbestimmten Menge an Schmieröl (52) positioniert ist, wenn das zumindest eine Zahnradelement (40) sich nicht dreht.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Abdeckelement (32) eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) definiert, die benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert sind und dazu dienen, das Schmieröl (52) von der Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) weg zu leiten.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) in der Drehrichtung (55) des zumindest einen Zahnradelements (40) gekrümmt ist.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Abdeckelement (32) einen sich radial nach außen erstreckenden, spiralförmig verlaufenden Kanal definiert, der benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist und dazu dient, im Wesentlichen zu verhindern, dass das Schmieröl (52) durch die Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) hindurch fließt.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Zahnradelement (40) eine Ausnehmung definiert und wobei das Rohrelement (36) sich zumindest teilweise in die Ausnehmung hinein erstreckt.
Zahnradantriebsanordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das Rohrelement (36) mittels Presspassung innerhalb des Abdeckelements (32) festgehalten ist.
Aufladegebläseanordnung (10) umfassend: ein Gehäuse (12); eine in Bezug auf das Gehäuse (12) angebrachte Zahnradantriebsanordnung (20) mit: zumindest einem um eine Drehachse (44) drehbaren Zahnradelement (40); einem Abdeckelement (32), das dazu dient, das zumindest eine Zahnradelement (40) im Wesentlichen einzuschließen; einem Rohrelement (36), das sich durch das Abdeckelement (32) hindurch erstreckt und entlang der Drehachse (44) ausgerichtet ist; und wobei das Rohrelement (36) dazu dient, die Zahnradantriebsanordnung (20) zu entlüften.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: eine in Bezug auf das Gehäuse (12) angebrachte Aufladegebläseantriebsanordnung (18); wobei das Gehäuse (12) ein erstes Ende (14) und ein entgegengesetztes, zweites Ende (16) aufweist; und wobei die Aufladegebläseantriebsanordnung (18) benachbart zu dem ersten Ende (14) positioniert ist und die Zahnradantriebsanordnung (20) benachbart zu dem zweiten Ende (16) positioniert ist.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei ein Ende des Rohrelements (36) im Wesentlichen benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Rohrelement (36) oberhalb der vorbestimmten Menge an Schmieröl (52) positioniert ist, wenn das zumindest eine Zahnradelement (40) sich nicht dreht.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Abdeckelement (32) eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) definiert, die benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert sind und dazu dienen, das Schmieröl (52) von der Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) weg zu leiten.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 13, wobei die Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) in der Drehrichtung (55) des zumindest einen Zahnradelements (40) gekrümmt ist.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Abdeckelement (32) einen sich radial nach außen erstreckenden, spiralförmig verlaufenden Kanal definiert, der benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist und dazu dient, im Wesentlichen zu verhindern, dass das Schmieröl (52) durch die Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) hindurch fließt.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei das zumindest eine Zahnradelement (40) eine Ausnehmung definiert und wobei das Rohrelement (36) sich zumindest teilweise in die Ausnehmung hinein erstreckt.
Aufladegebläseanordnung (10) für eine Brennkraftmaschine, umfassend: ein Gehäuse (12) mit einem ersten Ende (14) und einem entgegengesetzten, zweiten Ende (16); eine in Bezug auf das erste Ende (14) des Gehäuses (12) angebrachte Aufladegebläseantriebsanordnung (18); eine in Bezug auf das zweite Ende (16) des Gehäuses (12) angebrachte Zahnradantriebsanordnung (20) mit: zumindest einem um eine Drehachse (44) drehbaren Zahnradelement (40); einem Abdeckelement (32), das dazu dient, das zumindest eine Zahnradelement (40) im Wesentlichen einzuschließen; einem sich durch das Abdeckelement (32) hindurch erstreckenden Rohrelement (36), das im Wesentlichen benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist und entlang der Drehachse (44) ausgerichtet ist; wobei das Abdeckelement (32) zumindest teilweise ein Volumen (50) definiert, innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl (52) angeordnet ist, und wobei das Rohrelement (36) oberhalb der vorbestimmten Menge an Schmieröl (52) positioniert ist, wenn das zumindest eine Zahnradelement (40) sich nicht dreht; und wobei das Rohrelement (36) dazu dient, die Zahnradantriebsanordnung (20) zu entlüften.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 17, wobei das Abdeckelement (32) eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) definiert, die benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert sind und dazu dienen, das Schmieröl (52) von der Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) weg zu leiten.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 18, wobei die Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen (60) in der Drehrichtung (55) des zumindest einen Zahnradelements (40) gekrümmt ist.
Aufladegebläseanordnung (10) nach Anspruch 17, wobei das Abdeckelement (32) einen sich radial nach außen erstreckenden, spiralförmig verlaufenden Kanal definiert, der benachbart zu dem zumindest einen Zahnradelement (40) positioniert ist und dazu dient, im Wesentlichen zu verhindern, dass das Schmieröl (52) durch die Drehachse (44) des zumindest einen Zahnradelements (40) hindurch fließt.