DE4119386A1 - Zentrifugalauflader - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalauflader und
insbesondere auf einen für einen Motor eines Kraftfahrzeugs
bestimmten Zentrifugalauflader.
Ein herkömmlicher Zentrifugalauflader 70, der in der beige
fügten Fig. 6 gezeigt ist, ist in der Japanischen Zeitschrift
"Motor Fan", Vol. 43, No. 12, Dezember 1989, S. 46 offenbart.
Bei diesem Zentrifugalauflader 70 werden Riemenscheiben 71a
und 71b von einer (nicht dargestellten) Maschine angetrieben
und treiben über einen Riemen 80 Riemenscheiben 72a sowie
72b. Die Riemenscheiben 71a, 71b, 72a, 72b und der Riemen
80 bilden ein allgemein bekanntes, stufenlos veränderliches
Getriebe 79.
Die Riemenscheiben 72a und 72b sind drehbar auf einer Welle
74 gehalten, an welcher eine Scheibe 81 befestigt ist, die
mit der rechten Seitenfläche der Riemenscheibe 72 verbunden
oder getrennt werden kann, zu welchem Zweck eine elektromagne
tische Spule 73 vorgesehen ist. Die Welle 74 und eine Welle
76 sind drehbar in einem Gehäuse 82 gelagert. Am rechten Ende
der Welle 76 ist ein Kompressor- oder Verdichterrotor 77 fest
angebracht, der in einem Ansaugkanal 78 des Motors liegt.
Die Welle 76 ist mit der Welle 74 über ein Beschleunigungssy
stem verbunden. In diesem System sind Planetenräder 83a und
83b drehbar an Wellen 84a und 84b gelagert, die im Gehäuse
82 fest sind. Ein Ringrad 85 ist am rechten Ende der Welle
74 befestigt und hat einen inneren Zahnkranz, der mit den
Ritzeln 83a sowie 83b kämmt. Am linken Ende der Welle 76 ist
ein Sonnenrad 86 angebracht, dessen äußerer Zahnkranz mit
den Ritzeln 83a und 83b in Eingriff ist. Auf diese Weise wird
die Drehung des Ringrades 85 auf die Drehung des Sonnenrades
86 unter einer Beschleunigung durch die Planetenräder 83a
und 83b übertragen.
Die benötigte Umdrehung des Verdichterrotors 77 beträgt maxi
mal etwa 200 000 bis 300 000 U/min und die Ritzel werden in
dem Beschleunigungssystem 75 verwendet. Insofern ist das
an den Ritzeln hervorgerufene Geräusch äußerst groß. Ferner
wird das der Schmierung der Ritzel dienende Öl durch die
Zentrifugalkraft von den Ritzeln weggeschleudert, so daß die
Schmierwirkung für diese Ritzel schlecht oder letzen Endes
nicht gegeben ist.
Es ist insofern die Aufgabe der Erfindung, einen Zentrifugal
auflader zu schaffen, bei dem die Geräuschentwicklung stark
vermindert ist, wobei angestrebt wird, eine ausgezeichnete
Schmierwirkung in diesem Zentrifugalauflader zu gewährlei
sten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zentrifugalauf
lader gelöst, der umfaßt: ein Gehäuse, eine Antriebswelle,
die in dem Gehäuse gelagert ist, eine mit dem einen Ende der
Antriebswelle verbundene Riemenscheibe, eine im Gehäuse dreh
bar gelagerte Abtriebswelle, einen am einen Ende der Abtriebs
welle befestigten Verdichterrotor, einen rund um den Verdich
terrotor herum angeordneten, am Gehäuse befestigten Deckel,
der einen Aufladekanal abgrenzt, ein zwischen das andere
Ende der Antriebswelle sowie das andere Ende der Abtriebs
welle eingefügtes, mit diesen Wellen in Wirkverbindung stehen
des Beschleunigungssystem, ein in das Beschleunigungssystem
integriertes Ölzufuhrsystem und ein dem Ölzufuhrsystem gegen
überliegendes, an dem Gehäuse ausgebildetes Ölverteilungs
system.
Die Aufgabe wie auch weitere Ziele und die Merkmale sowie
Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeich
nungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh
rungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Zentrifugal
aufladers;
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1 in ver
größertem Maßstab;
Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
die den Fluß von Schmieröl darstellt;
Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 1;
Fig. 5 ein Blockbild eines Zentrifugalaufladers gemäß der
Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung des eingangs
bereits abgehandelten Zentrifugalaufladers nach dem
Stand der Technik.
Es wird zuerst auf die Fig. 1 und 5 Bezug genommen, in denen
ein Zentrifugalauflader 10 gezeigt ist. Eine Antriebswelle
12 wird von einem ersten Gehäuseteil 11 mittels eines Lagers
13 gehalten. Eine Elektromagnetkupplung 14 umfaßt eine am
linken Ende der Antriebswelle 12 befestigte Scheibe 14a,
eine Antriebsriemenscheibe 15 und eine Magnetspule 14b, deren
Erregung durch eine zentrale Verarbeitungseinheit (ZE) 54
gesteuert wird. Die Antriebsriemenscheibe 15 ist mit einer
Abtriebsriemenscheibe 50 eines Motors 51 über einen Riemen
52 verbunden. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 11 und der An
triebswelle 12 ist auf der linken Seite des Lagers 13 eine
Öldichtung 16 angeordnet.
Eine Abtriebswelle 21 wird von einem zweiten Gehäuseteil 22
durch ein Lager 23 getragen. Zwischen dem zweiten Gehäuseteil
22 und der Abtriebswelle 21 ist eine Öldichtung 29 mittels
eines Tellers 40 an der rechten Seite des Lagers 23 gehalten.
Am rechten Ende der Abtriebswelle 21 ist ein Verdichterrotor
24 befestigt, der in einem am zweiten Gehäuseteil fest ange
brachten Gehäusedeckel 27 angeordnet ist. Ein im Gehäusedec
kel 27 ausgebildeter Aufladekanal 28 ist im Ansaugrohr 53
des Motors 51 ausgebildet, und in diesem Ansaugrohr 53 befin
det sich auch ein Luftfilter 55.
Zwischen dem ersten Gehäuseteil 11 und dem zweiten Gehäuseteil
22 ist durch einen Klemmring 26 ein drittes Gehäuseteil 25
gehalten. Zwischen der Antriebswelle 12 und der Abtriebswelle
21 befinden sich ein erstes Beschleunigungssystem 17, ein
zweites Beschleunigungssystem 19 und ein Ölzufuhrsystem 30.
Anhand der Fig. 1 und 2 werden im folgenden die Beschleuni
gungssysteme 17 und 19 erläutert.
Eine Scheibe 17a ist am rechten Ende der Antriebswelle 12
fest angebracht, und an dieser Scheibe 17a sind die einen
Enden von einigen Wellenzapfen 17b (z. B. vier Wellenzapfen)
festgehalten, wobei auf den anderen Enden dieser Wellenzapfen
17b Planetenrollen 17c drehbar gelagert sind. Die Planetenrol
len 17c sind einerseits mit einer Innenumfangsfläche 11a des
ersten Gehäuseteils 11 und andererseits mit einer Außenumfangs
fläche 18a einer Ausgangswelle 18 in Anlage. Einige Ölkanäle
11b sind in der Innenumfangsfläche 11a des Gehäuseteils 11
ausgearbeitet und stellen einen Teil eines Ölverteilungssy
stems 41 dar.
Die Ausgangswelle 18 ist mit einer Eingangswelle 20 des zwei
ten Beschleunigungssystems 19 kombiniert. Eine Scheibe 19a
ist mit der Eingangswelle 20 einstückig ausgebildet, und an
dieser Scheibe 19a sind einige Wellenzapfen 19b (z. B. vier
Wellenzapfen) befestigt, auf deren anderen Enden einige Pla
netenrollen 19c drehbar gelagert sind. Teile der Planetenrol
len 19c sind mit einer Innenumfangsfläche des zweiten Gehäuse
teils 22 in Anlage, andere Teile dieser Planetenrollen 19c
sind mit der Außenumfangsfläche der Abtriebswelle 21 in Be
rührung. In der Innenumfangsfläche des zweiten Gehäuseteils
22 sind einige Ölkanäle 22a ausgestaltet, die Teil des Ölver
teilungssystems 41 sind. Es ist zu bemerken, daß die Ölkanäle
11b und 22a auch an berührenden Teilen der Planetenrollen
17c und 19c mit den Lagern 13 und 23 ausgestaltet sind.
Die Fig. 3 und 4 zeigen das Ölzufuhrsystem 30 im einzelnen.
Einige erste Durchtrittsöffnungen 31 sind in der Scheibe 19a
in deren axialer Richtung ausgebildet. Einige zweite Durch
trittsöffnungen 33 sind ebenfalls in der Scheibe 19a ausgestal
tet, und zwar erstrecken sich diese Durchtrittsöffnungen 33
von den ersten Durchtrittsöffnungen 31 zur Außenumfangsfläche
19a, wobei in diesen Durchtrittsöffnungen 33 sich verjüngen
de Abschnitte 32 enthalten sind. Die Durchtrittsöffnungen 33
gehen gerundet und glatt in die Durchtrittsöffnungen 31 über.
Der Außenumfangsabschnitt der Scheibe 19a ist im Querschnitt
keil- oder V-förmig gestaltet. Am inneren Umfangsabschnitt
des dritten Gehäuseteils 25, der dem Außenumfangsabschnitt
der Scheibe 19a gegenüberliegt, ist ein V-förmiges Wandstück
25a ausgestaltet und bildet ein Ölverteilungssystem 41. Die
Pfeile F in Fig. 3 geben den Fluß des Schmieröls an, das
eine hohe Viskosität hat und in einem Raum 42 gespeichert
wird, welcher vom ersten, zweiten und dritten Gehäuseteil
11, 22 und 25 sowie den Öldichtungen 16 und 29 umschlossen
ist.
Bei dem oben beschriebenen Zentrifugalauflader 10 der zum
Aufladen des Motors 51 herangezogen wird, wird die Antriebs
kraft des Motors auf die Antriebsriemenscheibe 15 über
tragen. Die Umdrehung der Abtriebsriemenscheibe 50 wird
entsprechend dem Beschleunigungsverhältnis zwischen der An
triebsriemenscheibe 15 und der Abtriebsriemenscheibe 50 be
schleunigt und auf die Antriebsriemenscheibe 15 übertragen,
so daß deren Umdrehung maximal 10 000 U/min beträgt.
Wenn für den Motor 51 ein Aufladen nötig ist, steuert die
ZE 54 die Elektromagnetkupplung 14, d. h., es wird der Magnet
spule 14b Strom zugeführt, so daß die Scheibe 14a einstückig
mit der Antriebsriemenscheibe 15 verbunden wird. Damit dre
hen die Antriebswelle 12 und die Scheibe 17a mit der Antriebs
riemenscheibe 15. Die Planetenrollen 17c laufen um die Ausgangs
welle 18 um, so daß deren Umdrehung entsprechend dem Beschleu
nigungsverhältnis zwischen den Planetenrollen 17c und der
Ausgangswelle 18 beschleunigt wird.
In gleichartiger Weise drehen die Eingangswelle 20 und die
Scheibe 19a mit der Ausgangswelle 18. Die Planetenrollen 19c
laufen um die Abtriebswelle 21 um, so daß deren Umdrehung
entsprechend dem Beschleunigungsverhältnis zwischen den Pla
netenrollen 19c und der Abtriebswelle 21 beschleunigt wird.
Dadurch wird die Umdrehung der Abtriebswelle 21 gegenüber
der Umdrehung der Antriebswelle 12 durch das erste sowie zwei
te Beschleunigungssystem 17 und 19 beschleunigt, so daß der
Verdichterrotor 24 mit etwa 200 000 bis 300 000 U/min im Ma
ximum dreht und die Ansaugluft für den Motor 51 auflädt.
Hierbei wird das eine hohe Viskosität aufweisende Schmieröl
absolut zur Übertragung der Umdrehungsleistung zwischen den
Planetenrollen 17c sowie 19c und der Ausgangs- sowie Ab
triebswelle 18, 21 benötigt. Darüber hinaus wird dieses
Schmieröl ebenfalls zwingend für die Lager 13 und 23 ge
braucht, die mit einer sehr hohen Umdrehungszahl drehen.
Deshalb wird das im unteren Teil des Raumes 42 befindliche
Schmieröl durch die Durchtrittsöffnungen 31 in der drehen
den Scheibe 19a gepumpt und den oben erwähnten Bauteilen,
die das Schmieröl benötigen, zugeführt.
Das bedeutet, daß das in den Durchtrittsöffnungen 31 enthal
tene Öl auf Grund und entsprechend der Zentrifugalkraft der
Scheibe 19a zum keil- oder V-förmigen Wandstück 25a durch
die Durchtrittsöffnungen 33 fließt. Bei seinem Fließen durch
die Durchtrittsöffnungen 33 wird das Öl durch die Wirkung
der sich verjüngenden Abschnitte 32 beschleunigt. Anschließend
fließt das Öl von diesem V-förmigen Wandstück 25a zu den Pla
netenrollen 17c sowie 19c und zu den Lagern 13 sowie 23 durch
die Ölkanäle 11b und 22a.
Ist ein Aufladen des Motors 51 nicht notwendig, so unterbricht
die ZE 54 die Stromzufuhr zur Magnetspule 14b.
Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform be
schränkt, vielmehr sind dem Fachmann bei Kenntnis der durch
die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderun
gen an dieser Ausführungsform an die Hand gegeben, die jedoch
als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.
Claims (5)
1. Zentrifugalauflader, der umfaßt:
- - ein Gehäuse (11, 22, 25),
- - eine Antriebswelle (12), die in dem Gehäuse (11) gela gert ist,
- - eine mit dem einen Ende der Antriebswelle verbundene Riemenscheibe (15),
- - eine im Gehäuse (22) drehbar gelagerte Abtriebswelle (21),
- - einen am einen Ende der Abtriebswelle befestigten Ver dichterrotor (24),
- - einen rund um den Verdichterrotor herum angeordneten, am Gehäuse (22) befestigten Deckel (27), der einen Auf ladekanal (28) bestimmt,
- - ein zwischen das andere Ende der Antriebswelle (12) so wie das andere Ende der Abtriebswelle (21) eingefügtes, mit diesen Wellen in Wirkverbindung stehendes Beschleuni gungssystem (17, 19),
- - ein in das Beschleunigungssystem integriertes Ölzufuhr system (30) und
- - ein dem Ölzufuhrsystem gegenüberliegendes, an dem Gehäuse (25) ausgebildetes Ölverteilungssystem (41).
2. Zentrifugalauflader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Beschleunigungssystem (19) umfaßt:
- - eine Eingangswelle (20),
- - eine mit der Eingangswelle einstückig ausgestaltete Scheibe (19a),
- - an der Scheibe befestigte Wellenzapfen (19b),
- - an den Wellenzapfen drehbar gelagerte Rollen (19c), die mit einer Innenumfangsfläche des Gehäuses (22) in Anlage sind und
- - eine Abtriebswelle (21), deren Außenumfangsfläche mit den Außenumfangsflächen der Rollen (19c) in Anlage ist,
- - wobei das Ölzufuhrsystem (30) in der Scheibe (19a) aus gebildet ist.
3. Zentrifugalauflader nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,
daß das Ölzufuhrsystem (30) umfaßt:
- - erste, in der Scheibe (19a) in deren axialer Richtung ausgebildete Durchtrittsöffnungen (31) und
- - zweite, in der Scheibe (19a) ausgebildete Durchtritts öffnungen (33), die von den ersten Durchtrittsöffnungen (31) ausgehen, sich zur Außenumfangsfläche der Scheibe erstrecken und einen sich zu dieser Außenumfangsfläche hin verjüngenden Abschnitt (32) haben.
4. Zentrifugalauflader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenumfangsfläche der Scheibe (19a) im Querschnitt
V-förmig ausgebildet ist.
5. Zentrifugalauflader nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ölverteilungssystem (41) umfaßt:
- - ein an der der Außenumfangsfläche der Scheibe (19a) ge genüberliegenden Innenumfangsfläche des Gehäuses (25) ausgebildetes, im Querschnitt V-förmiges Wandstück (25a) und
- - in der Innenumfangsfläche des mit den Rollen (19c) in Anlage befindlichen Gehäuseteils (22) ausgestaltete Öl kanäle (22a).
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