DE102008021172B4 - Entlüftete Zahnradantriebsanordnung für ein Aufladegebläse - Google Patents
Entlüftete Zahnradantriebsanordnung für ein Aufladegebläse Download PDFInfo
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Abstract
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 , derDE 694 09 678 T2 und derDE 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 aus1 , welche eine erfindungsgemäße Zahnradantriebsanordnung veranschaulicht; -
3 ist eine Perspektivansicht eines Abdeckelements zur Verwendung mit der Zahnradantriebsanordnung aus2 ; und -
4 ist eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführungsform eines Abdeckelements zur Verwendung mit der Zahnradantriebsanordnung aus2 . - 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 mit10 angegeben ist. Die Aufladegebläseanordnung10 ist zur Verwendung mit einer Brennkraftmaschine, die hier nicht gezeigt ist, angepasst, und dient dazu, den volumetrischen Wirkungsgrad derselben zu erhöhen. Bei dem Aufladegebläse10 kann es sich um ein Roots- oder Schrauben-Aufladegebläse handeln. Die Aufladegebläseanordnung umfasst ein Gehäuse12 . Das Gehäuse12 ist vorzugsweise aus Metallguss, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, usw. gebildet. Das Gehäuse12 umfasst ein erstes Ende14 und ein entgegengesetztes, zweites Ende16 . Eine Aufladegebläseantriebsanordnung18 ist in Bezug auf das erste Ende14 des Gehäuses12 angebracht, während eine Zahnradantriebsanordnung20 in Bezug auf das zweite Ende16 des Gehäuses12 angebracht ist. Die Aufladegebläseantriebsanordnung18 umfasst eine an der Welle angebrachte Riemenscheibe22 , die ausgelegt ist, um einen nicht gezeigten Riemen darauf aufzunehmen und Antriebskraft von der Brennkraftmaschine auf die Aufladegebläseanordnung10 zu übertragen. Im Wesentlichen benachbart zu der Aufladegebläseantriebsanordnung18 ist ein Einlasskanal24 positioniert, der dazu dient, durch den Pfeil26 angegebene Einlassluft in das Gehäuse12 der Aufladegebläseanordnung10 zu befördern. - Die Zahnradantriebsanordnung
20 dient dazu, eine Drehsynchronisierung zwischen einem Paar ineinandergreifender Rotoranordnungen28 , von denen eine in2 gezeigt ist, aufrechtzuerhalten. Die Zahnradantriebsanordnung umfasst ein Traglagerelement30 , das an dem Gehäuse12 angebracht ist, während ein Abdeckelement32 an dem Traglagerelement30 angebracht ist. Das Abdeckelement32 und das Traglagerelement30 sind durch eine Mehrzahl von Befestigungselementen34 abnehmbar in Bezug auf das Gehäuse12 angebracht. Das Abdeckelement32 und das Traglagerelement30 sind vorzugsweise aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Stahl, usw. gebildet. Ein Rohrelement36 erstreckt sich durch das Abdeckelement32 hindurch und dient dazu, die Zahnradanordnung20 zu der Umgebungsluft38 hin zu entlüften. Das Rohrelement36 wird vorzugsweise mittels Presspassung oder Klebverbindung in dem Abdeckelement32 festgehalten; es können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden, um das Rohrelement36 in Bezug auf das Abdeckelement32 festzuhalten, ohne dass dadurch der Umfang dessen, was beansprucht ist, überschritten wird. Die Konstruktion und die Betriebsweise der Zahnradantriebsanordnung20 wird im Folgenden in Bezug auf2 bis4 detaillierter erörtert. - In
2 , auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf1 – Bezug genommen wird, ist eine Schnittansicht der Zahnradantriebsanordnung20 aus1 gezeigt. Die Zahnradantriebsanordnung20 umfasst ein Zahnradelement40 , das an einem Wellenelement42 angebracht ist, um sich gemeinsam mit diesem zu drehen. Das Wellenelement42 trägt auf drehbare Weise die Rotoranordnung28 in dem Gehäuse12 , das in1 gezeigt ist. Das Zahnradelement40 und die Rotoranordnung28 drehen sich als solche gemeinsam als eine Einheit. Das Zahnradelement40 ist in Eingriffskontakt mit einem anderen, nicht gezeigten Zahnradelement bereitgestellt und arbeitet mit diesem zusammen, um eine Drehsynchronisierung zwischen den Rotoranordnungen28 innerhalb der Aufladegebläseanordnung10 aufrechtzuerhalten. Das Zahnradelement40 hat eine Drehachse44 . Das Rohrelement36 ist im Allgemeinen mit der Drehachse44 des Zahnradelements40 ausgerichtet. Das Rohrelement36 umfasst einen Endabschnitt46 , der im Wesentlichen benachbart zu dem Zahnradelement40 positioniert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform definiert das Wellenelement42 eine Ausnehmung48 , in welcher der Endabschnitt46 des Rohrelements36 zumindest teilweise aufgenommen ist. - Das Abdeckelement
32 definiert zumindest teilweise ein Volumen50 , innerhalb dessen eine vorbestimmte Menge an Schmieröl52 enthalten ist. Wenn das Zahnradelement40 sich in Ruhestellung befindet, oder sich nicht dreht, weist das Schmieröl52 einen durch die gestrichelte Linie54 angezeigten Füllstand auf. Der Endabschnitt46 des Rohrelements36 ist oberhalb des Füllstands54 positioniert, um ein Entweichen von Schmieröl52 über das Rohrelement36 zu verhindern. - Während des Betriebs der Aufladegebläseanordnung
10 kommt es als Funktion der Belastung und der Betriebsdauer des Aufladegebläses zu einer Erwärmung des Schmieröls52 . Dieser Temperaturanstieg neigt dazu, den Druck innerhalb des Volumens50 zu erhöhen, welcher in ungeregeltem Zustand nicht gezeigte Dichtungen innerhalb der Zahnradantriebsanordnung20 beschädigen kann. Das Rohrelement36 wird betrieben, um den Druck innerhalb des Volumens50 in die Umgebungsluft38 zu entlüften und dadurch jeweils eine Begrenzung des Drucks innerhalb des Volumens50 auf ein annehmbares Ausmaß aufrechtzuerhalten. Während das Zahnradelement40 sich in der von dem Pfeil55 angezeigten Richtung dreht, wird darauf befindliches Schmieröl52 radial nach außen von der Drehachse44 des Zahnradelements40 weg gedrückt, wodurch verhindert wird, dass das Schmieröl durch das Rohrelement36 hindurch fließt. - In
3 , auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf2 – Bezug genommen wird, ist eine alternative Ausführungsform des Abdeckelements32 gezeigt, die allgemein unter32A angegeben ist. Das Abdeckelement32A umfasst eine Mehrzahl von Vorsprüngen56 , welche sich von einer Innenwand58 des Abdeckelements32A ausgehend axial zu dem Zahnradelement40 aus2 hin erstrecken. Die Vorspringe56 wirken zusammen, um eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Kanälen60 zu bilden, welche dazu dienen, Schmieröl52 kanalartig von der Drehachse44 des Zahnradelements40 weg zu leiten, wie dies durch die Pfeile62 angezeigt ist. Die Vorsprünge56 sind vorzugsweise in der Drehrichtung des Zahnradelements40 gekrümmt, so dass die Kanäle60 im Allgemeinen in Drehrichtung des Zahnradelements40 gekrümmt sind, wie dies in3 gezeigt ist. - In
4 , auf welche nun – nebst weiterer Bezugnahme auf2 – Bezug genommen wird, ist eine alternative Ausführungsform der Abdeckelemente32 aus2 und32A aus3 gezeigt, die allgemein unter32B angegeben ist. Das Abdeckelement32B umfasst eine vorspringende Wand64 , welche sich von der Innenwand58 des Abdeckelements32B ausgehend axial zu dem Zahnradelement40 aus2 hin erstreckt. Die vorspringende Wand64 definiert einen im Allgemeinen in der Drehrichtung des Zahnradelements40 spiralförmig nach außen verlaufenden Kanal66 . Der Kanal66 dient dazu, im Wesentlichen zu verhindern, dass das Schmieröl52 durch die Drehachse44 des Zahnradelements40 hindurch fließt. - Durch das Entlüften der Zahnradantriebsanordnung
20 über das Rohrelement36 kann der bei einem anhaltenden Hochlastbetrieb der Aufladegebläseanordnung10 innerhalb des Volumens50 auftretende Temperatur- und Druckanstieg reduziert werden. Die Positionierung des Rohrelements36 bewirkt, dass der Verlust an Schmieröl52 durch das Rohrelement36 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 (20)
- 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.
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