DE3545082A1

DE3545082A1 - Leitscheibe einer oeldichtung

Info

Publication number: DE3545082A1
Application number: DE19853545082
Authority: DE
Inventors: Masumi Okazaki Aichi Asano; Noriaki Toyota Aichi Hattori
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPS61107935U; DE3545082C2; US4664605A; JPH0216037Y2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader und vor allem auf eine Leitscheibe oder Ablenkplatte einer öldichtung, um ein Durchsickern von Schmieröl in die Verdichterkammer des Turboladers zu unterbinden, und zwar insbesondere bei hohen Drehzahlen einer Brennkraftmaschine.

Im allgemeinen wird die ein Turbinen- sowie Verdichterrad eines Turboladers verbindende Rotorwelle drehbar in einem Turbolader-Gehäuse mit Hilfe einer geschmierten Pendel lagereinrichtung abgestützt oder gelagert. Das Turbolader-Gehäuse besteht üblicherweise aus einem Turbinen-, einem Lager- und einem Verdichtergehäuse. Das Schmieröl wird der Pendel lagereinrichtung und anderen Lagerbauteilen, wie einem Drucklager, zu deren Schmierung zugeführt. Um zu verhindern, daß Schmieröl in die

Verdichterkammer eintritt, wird zwischen dem Lagersowie dem Verdichtergehäuse eine berührungsfreie Öldichtungsvorrichtung vorgesehen. Im allgemeinen umfaßt die Gldichtungsvorrichtung eine Leitscheibe oder Ablenkplatte, die den Eintritt von öl in die Verdichterkammer unterbindet. Da die Leijtscheibe gegenüber dem ölfluß eine Lenk- oder Prallwand bildet, besteht eine Neigung zur Schaumbildung im öl, und dieser Schaum verhindert ein ungestörtes Fließen des Schmieröls oder einen stetigen Abfluß des Öls.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Leitscheibe oder Ablenkplatte einer öldichtung zu schaffen, die einen ungestörten Ölfluß wie auch einen stetigen Ablauf von Öl dadurch gewährleistet, daß die Bildung von Schaum im öl vermindert oder ganz ausgeschaltet wird.

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen sowie weitere Ziele zu erreichen, bildet die Erfindung eine Leitscheibe einer öldichtung in einem Turbolader, der ein Turbinenrad und ein mit diesem durch eine Rotorwelle verbundenes Verdichterrad aufweist, weiter, wobei die Leitscheibe zwischen nahe dem Verdichterrad befindlichen Lagerungen zur drehbaren Abstützung der Rotorwelle und rund um die Rotorwelle zwischen den Lagerungen sowie dem Verdichterrad befindlichen Abdichtungseinrichtungen angeordnet ist, um ein Eindrigen von Schmieröl in die Abdichtungseinrichtungen zu unterbinden, und wobei die Leitscheibe eine im wesentlichen kreisförmige, abgestufte Platte mit einer mittigen Scheibe, in der ein mittiges Loch für den freien Durchtritt der Rotorwelle ausgebildet ist, eine Außenumfangsplatte sowie ein zwischen der mittigen Scheibe und der Außenumfangsplatte ange-

ordnetes, einen Öl Vorratsraum abgrenzendes, vertieftes Ringtei1 umfaßt,

Erfindungsgemäß wird die Leitscheibe so ausgebildet, daß die Außenumfangsplatte mit einer das öl im ölvorratsraum ableitenden öffnung versehen ist und die Leitscheibe eine Zunge hat, die sich von der Ebene des vertieften Ringteils durch die öffnung in der Außenumfangsplatte erstreckt.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Turbolader mit einer diesem eingegliederten, berührungsfreien Öldichtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung der öldichtungsvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht einer in eine berührungsfreie öldichtungsvorrichtung gemäß Fig. 2 eingegliederten Ablenkplatte oder Le it scheibe;

Fig. 4 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht einer Leitscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine in einen Turbolader eingegliederte öldichtungsvorrichtung mit der Leitscheibe von Fig. 4.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 zum Stand der Technik weist ein Turbolader-Gehäuse 1 ein Turbinengehäuse 2, ein Lagergehäuse 3 und ein Verdichter- oder Kompressorgehäuse 4 auf. Ein in einer Verdichterkammer 1a angeordnetes Verdichterrad 5 ist durch eine Rotorwelle 7 mit einem in einer Turbinenkammer 1b aufgenommenen Turbinenrad

6 verbunden, so daß durch die Rotorwelle 7 die Drehung des Turbinenrades 6, das beispielsweise durch die Abgase einer Brennkraftmaschine in Umdrehung versetzt wird, auf das Verdichterrad 5 übertragen wird.

In einer im Lagergehäuse 3 befindlichen Schmierölkammer 1c ist durch Lagereinrichtungen des Lagerhauses, z.B. durch Pendellager 8, ein Drucklager 9, einen Drucklagerring 24 usw., die Rotorwelle 7 drehbar abgestützt. Durch Ölkanäle 21, 23 und 25 kann Schmieröl in die Schmierölkammer 1c des Lagergehäuses 3 eingeführt werden, um das Drucklager 9 und die Pendellager 8 zu schmieren. Das von einer (nicht gezeigten) SchmierölquelIe zugeführte Schmieröl wird an einer im unteren Teil der Schmierölkammer 1c vorhandenen Ablauföffnung 27 abgezogen, wie durch den Pfeil A angedeutet ist.

In dem vorstehend erläuterten Turbolader ist eine berührungsfreie Öldichtungsvorrichtung vorgesehen, um ein Eindringen von öl in die Verdichterkammer 1a zu verhindern

Die berührungsfreie Öldichtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ist in den Fig. 2 und 2 dargestellt.

An der Innenumfangsflache 10a eines Befestigungs- oder Halteringes 10, der benachbart zur Verdichterkammer 1a im Gehäuse 1 festgelegt ist,ist eine Ringdichtung 11 vorgesehen, die eine Dichtungsanordnung bildet. An der Außenumfangsflache 12a einer Buchse 12, die nahe dem Verdichterrad 5 beispielsweise mit Preßsitz an der Rotorwelle 7 befestigt ist, ist eine Ringnut 13 zur Aufnahme der Ringdichtung 11 ausgestaltet. Zwischen der Außenumf angsf lache 12a der Buchse 12 und der Innenumfangsflache 10a_tdes Halteringes 10 ist ein kleiner, schmaler Spalt vorhanden, und ein gleichartiger Spalt ist auch

zwischen dem Umfang der Ringdichtung 11 (gegenüberliegende Stirnflächen und Innenumfangsflache der Ringdichtung 11) sowie der Innenwandfläche (gegenüberliegende Seitenwandflächen und umlaufende Bodenfläche) der Buchse 12, in der die Nut 13 abgegrenzt ist, vorhanden.

Diese Spalte gewährleisten eine berührungsfreie Ringdichtung zwischen der Innenumfangsflache 10a des Halteringes 10 und der Außenumfangsflache 12a der Buchse 12, um einen Eintritt von Schmieröl aus der Schmierölkammer 1c des Lagergehäuses 3 in die Verdichterkammer 1a zu unterbinden.

An der Außenumfangsflache 12a der Buchse 12 ist des weiteren ein Ringbund 14 ausgebildet, und zwischen dem Haltering 10 sowie dem Drucklager 9 (oder dem Drucklagerring 24) ist eine Ablenkplatte oder Leitscheibe 15 vorhanden. Die Leitscheibe 15 hat die Gestalt eines abgestuften Tellers und ist mit ihrer inneren Fläche dem Ringbund 14 gegenüberliegend sowie zu diesem beabstandet angeordnet, so daß zwischen der Leitscheibe

15 und dem Haltering 10 eine Abdichtungskammer 16 abgegrenzt wird.

Die Leitscheibe 15 verhindert im wesentlichen allein oder im Zusammenwirken mit dem Ringbund 14 einen Schmierölfluß von der Schmierölkammer 1c zur Abdichtungskammer

16 h i η .

Die Leitscheibe 15 ist an einem ortsfesten Teil, z.B. dem Lagergehäuse 3, mit Hilfe des Halteringes 10 befestigt, wogegen die Buchse 12 zusammen mit der Rotorwelle 7 dreht. Demzufolge hat die Leitscheibe 15 keinerlei Möglichkeit, mit der Außenumfangsflache 12a der Buchse

12 in Berührung zu kommen. Deshalb kann öl durch den Raum zwischen der Leitscheibe 15 und der Buchse 12 in die Abdichtungskammer 16 einsickern, und dieses Öl, das in die Kammer 16 gelangt ist, wird durch einen Durchtritt 31, der unterhalb der Leitscheibe 15 ausgebildet ist, zur Ablauföffnung 27 zurückgeführt, wie durch den Pfeil B angedeutet ist.

Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, hat die Leitscheibe 15 eine mittige Scheibe 43 mit einem mittigen Loch 41, dessen Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Rotorwelle 7; genauer gesagt, ist der Durchmesser des mittigen Lochs 41 der Leitscheibe 15 geringfügig größer als der Außendurchmesser der auf der Welle 7 befestigten Buchse 12. Die Leitscheibe 15 weist auch ein zurückgesetztes oder abgestuftes Teil 45 auf, das mit der mittigen Scheibe 43 einstückig ausgebildet ist und diese umgibt, sowie eine Außenumfangsplatte 49, die mit dem abgestuften Teil 45 einstückig ausgebildet ist und dieses umschließt. Die die Form eines abgestuften Tellers aufweisende Leitscheibe 15 kann beispielsweise durch einen an sich bekannten Preßoder Ziehvorgang gebildet werden. Der abgestufte Ringteil 45 bildet einen ölvorratsraum und bestimmt eine umlaufende Wand oder Schulter 47 zwischen dem Teil 45 und der Außenumfangsplatte 49. Die umlaufende Schulter 47 verläuft vorzugsweise rechtwinklig zum vertieften oder abgestuften Ring- oder Scheibenteil 45 und fängt das im Betrieb des Turboladers, d.h. bei Drehung des Turbinen- sowie Verdichterrades, durch die Zentrifugalkraft verspritzte Öl auf, um eine Verbreitung von Öl aus der Leitscheibe heraus zu verhindern, d.h., die umlaufende Schulter 47 bildet eine ein Umherspritzen des Öls.verhindernde Wand.

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An ihrem unteren, der Ablauföffnung 27 zugewandten Ende ist die Leitscheibe 15 mit einer plattenförmigen, geneigten Zunge 17 versehen, die einstückig mit der Außenunifangsplatte 49 verbunden ist und sich von dieser Platte 49 ab- sowie auswärts erstreckt. Die Zunge 17 kann beispielsweise durch einen-ßiegevorgang aus dem Material der Leitscheibe 15 gebildet werden, so daß sie mit der Außenumfangsplatte 49 einstückig ist, und sie dient als eine Führung für den Ölfluß zur Ablauföffnung 27 der Schmierölkammer 1c hin.

Wenn die gemäß der obigen Beschreibung ausgestaltete Leitscheibe 15 in die berührungsfreie ölabdichtungsvorrichtung eines Turboladers eingegliedert wird, so liegt die Tendenz zu einem Schäumen des Öls in der Schmierölkammer Ic, in dem vom vertieften Ringteil 45 der Leitscheibe 15 gebildeten ölvorratsraum und/oder in der Abdichtungskammer 16 vor, weil das öl durch die drehende Rotorwelle 7 und/oder die mit der Welle 7 drehende Buchse 12 oder andere Bauteile, die zusammen mit der Welle 7 umlaufen, aufgerührt wird, und zwar insbesondere bei hohen Motordrehzahlen. Der Schaum verhindert jedoch einen sauberen, stetigen ölablauf von der Ringdichtung 11. Zusätzlich sammelt sich der Schaum in dem Teil der ölablauföffnung an und hemmt den störungsfreien ölablauf vom Lagergehäuse.

Es hat sich durch Versuche gezeigt, daß der Schaum das Bestreben hat, sich in der Nachbarschaft des unteren Endes der umlaufenden Schulter 47 der Leitscheibe 15 zu sammeln, d.h. in der Nachbarschaft der Verbindung der Zunge 17 mit der Außenumfangsplatte 49. Das beruht darauf, daß das öl in dem vertieften Teil 45 nicht störungsfrei und ungehindert auf die Zunge 17 wegen des

Vorhandenseins der Schulter 47, die einen Höhenunterschied zwischen dem vertieften Teil 45 und der Außenumfangsplatte 49 hervorruft, abfließen kann. Ferner bildet die Schulter 47, wenn man sie von der Seite der Abdichtungskammer 16 her betrachtet, eine Barriere, so daß der in der Abdichtungskammer 16 erzeugte Schaum das Bestreben hat, sich in der Nachbarschaft des Durchtritts 31 anzusammeln. Durch den Mangel eines ungestörten, glatten Ablauf des Öls besteht die Möglichkeit für einen Rückfluß von öl von der Öffnung 15a der Leitscheibe 15 in die Abdichtungskammer 16, woraus eine Verminderung in der Abdichtungswirkung des Dichtungsteils resultiert, was wiederum einen leichten Eintritt von öl in den Teil 1d der Verdichterkammer durch den Raum zwischen der Ringdichtung 11 und der Ringnut 13 der Buchse 12 ermöglicht.

Wie oben herausgestellt wurde, kann tatsächlich mit einer Leitscheibe oder Ablenkplatte gemäß dem Stand der Technik, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, eine zufriedenstellende öldichtungswirkung nicht erreicht werden.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Leitscheibe für eine öldichtung zu schaffen, die einen störungsfreien, stetigen Ablauf und Austritt des Öls vom Lagergehäuse wie auch des Öls, das in die Olabdichtungskammer eingedrungen ist, von dieser gewährleistet.

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt, wobei zu den Fig. 1 bis 3 gleiche Bauteile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind.

Die erfindungsgemäße Leitscheibe 15A hat die Form einer im wesentlichen kreisförmigen, abgestuften Platte oder eines derart ausgestalteten Tellers, wobei die mittige Scheibe 43 mit dem mittigen Loch 41 versehen ist, das einen geringfügig größeren Durchmesser hat als die Rotorwelle 7 oder die Buchse-12, falls diese an der Rotorwelle 7 angebracht ist. Die mittige Scheibe 43 ist von dem vertieften oder abgestuften plattenförmigen Ringteil 45 umgeben, das einen ölvorratsraum bestimmt,und die Außenumfangsplatte 49 umgibt den zwischenliegenden, vertieften Ringteil 45, wobei die umlaufende Schulter 47 die Verbindung zwischen den Teilen 45 und 49 herstellt. Die Vertiefung des Ringteils 45 ist zum Turbinenrad 6 hin gerichtet. Die rechtwinklig zur Ebene des Ringteils 45 bzw. der mittigen Scheibe 43 ausgebildete umlaufende Schulter 47 verhindert in gleichartiger Weise zur Anordnung gemäß den Fig. 2 und 3 ein Spritzen von öl aus der Leitscheibe nach außen.

Gemäß der Erfindung erstreckt sich die Zunge 17A, die der Zunge 17 in den Fig. 2 und 3 entspricht und den ölfluß zur Ablauföffnung 27 leitet, im Gegensatz zur Anordnung von Fig. 3 hier von der Ebene des vertieften Ringteils 45 weg. Die Zunge 17A kann durch Abbiegen eines Abschnitts des vertieften Ringteils 45 gefertigt werden, so daß kein Höhenunterschied zwischen der aus dem Ringteil 45 abgetrennten sowie abgebogenen Zunge 17A und dem Ringteil 45 besteht. Wie die Fig. 3 zeigt, erstreckt sich beim Stand der Technik die Zunge 17 von der Außenumfangsplatte 49 und nicht vom vertieften Ringteil 45 weg. Ferner sind gemäß der Erfindung in der Außenumfangsplatte 49 und in der umlaufenden Schulter 47 an deren unten liegenden Bereichen je eine öffnung 57 und 59 ausgebildet, so daß die Zunge 17A von der

Ebene des vertieften Ringteils 45 ab- sowie auswärts verlaufen kann. Vorzugsweise ist die Breite W der öffnungen 57 und 59 im wesentlichen gleich der Breite der Zunge 17A. Die Außenumfangsplatte 49 hat einander gegenüberliegende Vorsprünge oder überstände 57A an den entgegengesetzten Seitenkanten der Zunge 17A, die teilweise die untere öffnung 57 begrenzen. Die Vorsprünge 57A tragen dazu bei, einen Rückfluß von Öl in die öldichtungskammer 16 zu verhindern, jedoch können sie auch den Ö.lfluß von der ölabdichtungskammer 16 hemmen, weshalb vorteilhafterweise kleine Abmessungen gewählt werden. Die Breite, die Neigung und der Ort der Abbiegung der Zunge 17A werden nach optimalen Werten ausgelegt, so daß ein ungestörter Abfluß des Schmieröls gewährleistet ist.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung deutlich wird, kann gemäß der Erfindung, weil zwischen der Zunge und dem vom vertieften Teil der Leitscheibe begrenzten ölvorratsraum ein Höhenunterschied oder eine Stufe nicht vorhanden sind, das Öl ungestört und stetig von dem Ölvorratsraum über die Zunge zum Abflußteil ablaufen, was folglich zu einer verminderten Erzeugung von Schaum im Öl führt. Zusätzlich tritt, selbst wenn in dem ölvorratsraum Schaum entsteht, ein Verstopfen durch Schaum an der Verbindung zwischen der Zunge und dem Vorratsraum oder dem abge-stuften Teil in der Nachbarschaft der Verbindung nicht auf. Ferner kann ein Teil des Öls, das in die ölabdichtungskammer eingetreten ist, ohne eine Schaumerzeugung leicht zum Ablaufdurchtritt 31 hin abgeführt werden, weil eine Abstufung nicht vorhanden ist, die ansonsten hinter der Zunge in der Nachbarschaft des Ablaufdurchtritts 31 besteht.

Claims

Patentansprüche

/ Vy Leitscheibe einer öldichtung in einem Turbolader, der ein Turbinenrad und ein mit diesem durch eine Rotorwelle verbundenes Verdichterrad aufweist, wobei die Leitscheibe zwischen nahe dem Verdichterrad befindlichen Lagerungen zur drehbaren Abstützung der Rotorwelle und rund um die Rotorwelle zwischen den Lagerungen sowie dem Verdichterrad befindlichen Abdichtungseinrichtungen angeordnet ist, um ein Eindringen von Schmieröl in die Abdichtungseinrichtungen zu unterbinden, und wobei die Leitscheibe eine im wesentlichen kreisförmige, abgestufte Platte mit einer mittigen Scheibe, in der ein mittiges Loch für den freien Durchtritt der Rotorwelle ausgebildet ist, eine Außenumfangsplatte sowie ein zwischen der mittigen Scheibe und der Außenumfangsplatte angeordnetes, einen öl-

Vorratsraum abgrenzendes, vertieftes Ringteil umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsplatte (4) mit einer das Öl im Ölvorratsraum ableitenden Öffnung (59) versehen ist und die Leitscheibe (15A) eine Zunge (17A) hat, die sich von der Ebene des vertieften Ringteils (45)- durch die Öffnung in der Außenumfangsplatte erstreckt.
2. Leitscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (17A) ein schrägliegendes, plattenförmiges Teil ist, das sich von der Ebene des vertieften Ringteils (45) auswärts durch die in der Außenumfangsplatte (49) gebildete öffnung (59) erstreckt.
3. Leitscheibe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine den vertieften Ringteil (45) umschließende, umlaufende Schulter (47).
4. Leitscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Schulter (47) rechtwinklig zur Ebene des vertieften Ringteils (45) ausgebildet ist.
5. Leitscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (59) in der Außenumfangsplatte (49) eine Breite (W) hat, die im wesentlichen gleich der Breite der Zunge (17A) ist-