EP2406470B1 - Wellenkörper mit integrierter ölabscheideeinrichtung - Google Patents

Wellenkörper mit integrierter ölabscheideeinrichtung Download PDF

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EP2406470B1
EP2406470B1 EP10701809.5A EP10701809A EP2406470B1 EP 2406470 B1 EP2406470 B1 EP 2406470B1 EP 10701809 A EP10701809 A EP 10701809A EP 2406470 B1 EP2406470 B1 EP 2406470B1
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EP
European Patent Office
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oil
discharge opening
shaft body
gas
flow
Prior art date
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EP10701809.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2406470A1 (de
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Jürgen MEUSEL
Ulf MÜLLER
Andreas Stapelmann
Daniel Paul
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M13/0416—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil arranged in valve-covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the present invention relates to a device with a bearing device and a shaft body rotatably mounted in the bearing device, in particular a camshaft, with integrated oil separator according to the preamble of claim 1.
  • An apparatus having the features of the preamble is known from US 4,651,704 known, wherein a hollow camshaft is provided as a shaft body, is freed in the blow-by gas of oil and discharged.
  • the oil-cleaned blow-by gas can be dissipated on the shell side in the area of a storage facility.
  • the separation of the oil is carried out beforehand in the cavity of the camshaft, wherein the separated oil is discharged through bore within the cam. This results on the one hand the advantage of large centrifugal forces due to the increased outer diameter in the area of the cams and the advantage of immediate lubrication of the running surface of the cams.
  • An end chamber of the hollow camshaft, at which the cleaned blow-by gas is discharged, is kept oil-free by a shutter.
  • the present invention has for its object to provide a generic device, which is characterized by a compact and space-saving design and good oil separation.
  • this object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • the at least one oil-removal opening arranged on the shell side and substantially radially-advantageously all existing discharge openings for the oil to be discharged and the gas to be discharged- is arranged in the region of a bearing device surrounding the shaft body and at least one discharge opening of the shaft body with at least corresponds to a corresponding discharge channel of the bearing device, an extremely space-saving and compact design of the shaft body is guaranteed with integrated oil separator.
  • the discharge of the separated oil by one or more radial shell-side discharge openings in the shaft body could take place, while the discharge of the gas stream could take place axially over the open end of the hollow shaft body, for the preferred Case that both the derivation of the oil and the discharge of the purified gas via radial shell-side discharge openings should be made, the at least one shell-side Gasab 2015ö réelle seen in the flow direction behind the at least one shell-side ⁇ lab 1800ö réelle.
  • the shaft body wall is a provided corresponding trained flow guide in the cavity of the shaft body.
  • This flow-guiding element can be designed as a plug-type component, such that the axially flowing gas is diverted at least in part in the direction of the at least one gas-removal opening.
  • the flow guide may be formed substantially conical and aligned with its apex against the flow direction.
  • the flow guide may be gas or impermeable to air, so that the entire gas flow is diverted / derived by the flow guide radially outward into the gas discharge opening (s).
  • the flow guide can also be designed such that it axially passes a predetermined gas or air flow at a known flow pressure while the remaining part is diverted / discharged radially outward into the gas discharge openings.
  • the flow element may also have an axial bypass channel, which is released via a pressure-dependent bypass valve (eg with a spring-loaded check valve) when exceeding a predetermined pressure, so that when exceeding the predetermined pressure, a portion of the purified gas stream via the bypass valve and a remaining part is discharged via the shell-side gas discharge opening (s).
  • a pressure-dependent bypass valve eg with a spring-loaded check valve
  • a first ⁇ labscheidecut is advantageously formed by a so-called. Swirl generator.
  • This swirl generator may be formed, for example, as an axially extending in the cavity of the shaft body body having circumferentially at least one flight, such that through the flight between the body of the swirl generator and the inner wall of the shaft body, a flow channel for guiding the introduced ölbebeladenen gas or the oil-laden (or with oil droplets) air (hereinafter also referred to as blowby gas or oil mist) is formed.
  • a second ⁇ labscheidecut may be formed by a swirl generator seen in the flow direction downstream oil separation ring.
  • the oil separation ring is solid with advantage formed such that it represents a corresponding flow obstacle in the edge-side flow region of the cavity of the shaft body (due to the rotation / centrifugal force) enriched in this area with oil gas (or air).
  • Fig. 1 is a rotatably mounted in a bearing device 4 and designed as a hollow shaft shaft body 2 with integrated ⁇ labscheide worn shown in a partial longitudinal section.
  • the bearing device 4 comprises a bearing body 4k, which can be designed either in the form of a bearing block (formed for example by a cylinder head part) or as a separate component which can be fastened to the cylinder head.
  • the bearing device 4 in the form of the bearing body 4k, which is formed on its hollow cylindrical inner surface so as to form a sliding bearing with a hardened portion (bearing portion 2a) of the shaft body 2, be executed.
  • this may have over its hollow cylindrical inner surface a plurality of rolling elements 4w, via which the at least partially surface-hardened shaft body 2 is rotatably mounted.
  • the bearing device has a sealing ring 4d, by which the adjacent gas discharge channel 4a is sealed off from the area with rolling elements 4w. This prevents that not purified gas is sucked into the gas discharge channel and the internal combustion engine is supplied.
  • the shaft body 2 has at least one substantially radial discharge opening 3b for discharging the oil separated from the so-called blow-by gas.
  • radial discharge openings 3a, 3b for gas and oil are present, wherein the shaft body 2 is supported by the bearing device 4 in the region of the discharge openings 3a, 3b.
  • the storage device 4 has for discharging the purified gas and for discharging the separated oil in each case one with the respective discharge opening 3a; 3b corresponding discharge channel 4a; 4b for gas or oil.
  • a radial seal 4r is arranged in the bearing device 4 or in its bearing body 4k, which has at least one oil passage 4b 'corresponding to the oil discharge opening 3b and also to the oil discharge passage 4b.
  • the radial sealing ring 4r On its inner surface, the radial sealing ring 4r has a circumferential groove N, into which the oil deposited on the inner wall of the hollow body 2 and discharged through the circumferentially distributed oil discharge openings 3b can be taken up and discharged via the oil channel 4b 'opening into the groove N.
  • the shaft body 2 is held rotatably supported in the bearing device 4 via the rolling elements 4w.
  • the bearing portion (s) 2a of the shaft body 2 cooperating with the rolling elements 4w (rolling bearings) or with portions of the bearing body 4k (sliding bearing) may be configured as a hardened and / or surface-treated shaft body portion (s). If the bearing device 4 is not designed as a plain bearing but as a roller bearing, roller-body-free regions are provided for arranging the discharge openings for oil or for oil and gas in the bearing device 4 or in the bearing body 4k.
  • At least one radial discharge opening (or bore) 3a, 3b is provided for discharging gas or oil.
  • a plurality of annularly distributed over the circumference of the shaft body 2 arranged holes are provided as discharge openings for gas or oil, such that one of a plurality of annularly distributed over the circumference arranged holes existing bore ring for discharging the purified blow-by gas and a bore ring for discharging the separated from the blowby gas oil is formed.
  • the or each shell-side discharge opening 3a, 3b acts together with a discharge channel 4a, 4b formed in the storage device 4 or in the bearing body 4k and corresponding to the respective discharge opening 3a, 3b.
  • the one with the or the respective discharge opening (s) 3a, 3b corresponding discharge channel 4a, 4b is executed within the bearing device 4 as an annular channel with at least one corresponding radial Ableitabites for discharging the réelleêtden from the shaft body 2 oil or gas.
  • a flow-guiding element 6 is arranged within the cavity 3 of the shaft body 2 through which the axially flowing gas flow into which at least one radial gas discharge opening 3a is diverted.
  • the flow guide 6 is circumferentially provided with a sealing element D in order to be able to divert as much as possible of all gas fractions of the cleaned blow-by gas via the radial discharge openings 3a.
  • the flow guide 6 is substantially plug-shaped or cork-like and has on its end face, which faces the oncoming gas flow, a substantially centrally oriented conical projection 6a. On the opposite end face, the flow guide 6 has a threaded bore 6c. This is used in particular for easier disassembly of the device shown.
  • an oil guide element 6b is arranged between the oil discharge opening 3b and the at least one gas discharge opening 3a arranged downstream of the at least one oil discharge opening 3b.
  • the oil guide element 6b may, as in Fig. 1 shown, be designed in one piece with the flow guide 6.
  • the oil guide member 6b ' may be formed as a separate component in the form of a single separating ring arranged between the Gasab Industriesö Maschinenen 3a and the ⁇ labzhouö réelleen 3b.
  • the integrated oil separation device advantageously comprises at least two differently acting oil separation elements.
  • a first ⁇ labscheideelement example in the form of a so-called. Swirl generator (not shown) is formed, while a second, the first ⁇ labscheideelement downstream seen in the flow direction S ⁇ labscheideelement is designed in the form of a ⁇ labscheideringes 8.
  • the oil separation ring 8 which is arranged in the flow direction S immediately before the ⁇ labzhouö réelle 3b, and the oil guide element 6b; 6b ', which, viewed in the flow direction S, is arranged directly behind the oil discharge opening 3b (but still in front of the gas discharge opening 3a)
  • Due to the flow-restricted region 9 efficient oil drainage as well as improved separation (or retention) can be achieved separation) between the clean gas components and the separated oil components.
  • the ⁇ labscheidering 8 is substantially solid and represents the flow of the blow-by gas in the region of the inner wall of the shaft body 2, a large flow obstacle in the form of a baffle element.
  • the floating in the blowby gas oil particles can not follow the rapid change of direction at the oil separation ring 8, bounce against the face of the ⁇ labscheideringes 8 and are thus eliminated from the oil mist.
  • the oil separation ring 8 has a plurality of axially extending recesses 8a, via which the oil particles deposited on the wall side or the oil film formed therefrom can continue to flow in the direction of the oil discharge opening 3b in the flow direction S on the wall side.
  • the oil separator ring 8 advantageously has a system of interconnected cavities, so that a labyrinth of cavities penetrating the oil separation ring 8 is formed.
  • the end face of the oil separation ring 8 further represents a baffle element, whereas the inner labyrinth is a combination of baffle and deflection elements.
  • the oil separation ring 8 also comprises a plastic and / or metal braid which forms a plurality of cavities and labyrinths, wherein the oil separation ring 8 then preferably comprises a support ring which supports the braid and also serves to fix the braid in the cavity 3 of the shaft body 2.
  • the oil separation ring 8 as shown in FIG Fig.
  • the oil separation ring 8 comprises a perforated sheet metal ring.
  • a ⁇ labscheidering 8 comprises a plurality of successively arranged and in the respective rows of holes or hole patterns against each other rotated or staggered sheet metal rings, which are spaced from each other via peripheral connector elements 8b and interconnected.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Lagereinrichtung und einem rotierbar in der Lagereinrichtung gelagerten Wellenkörper, insbesondere einer Nockenwelle, mit integrierter Ölabscheideeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der WO 2006/119737 Al ist bereits eine als Nockenwelle ausgeführte Hohlwelle mit integrierter Abscheideeinrichtung bekannt, wobei neben einem auf dem äußeren Umfang der Nockenwelle angeordneten Vorabscheider ein in den Hohlraum der Nockenwelle integrierter Drallerzeuger als Endabscheider vorgesehen ist.
  • Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes ist aus der US 4 651 704 bekannt, wobei eine hohle Nockenwelle als Wellenkörper vorgesehen ist, in der Blow-by-Gas von Öl befreit und abgeführt wird. Um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, kann das von Öl gereinigte Blow-by-Gas mantelseitig im Bereich einer Lagereinrichtung abgeführt werden. Die Abscheidung des Öls erfolgt zuvor im Hohlraum der Nockenwelle, wobei das abgeschiedene Öl durch Bohrung innerhalb der Nocken ausgeschleust wird. Dadurch ergibt sich einerseits der Vorteil großer Zentrifugalkräfte aufgrund des im Bereich der Nocken erhöhten Außendurchmessers sowie der Vorteil einer unmittelbaren Schmierung der Lauffläche der Nocken. Eine endseitige Kammer der hohlen Nockenwelle, an der das gereinigte Blow-by-Gas abgeführt wird, wird durch eine Blende ölfrei gehalten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die sich durch eine kompakte und platzsparende Bauweise sowie eine gute Ölabscheidung auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Dadurch dass die zumindest eine mantelseitig und im Wesentlichen radial angeordnete Öl-Abführöffnung - mit Vorteil alle vorhandenen Abführöffnungen für das abzuführende Öl und das abzuführende Gas - im Bereich einer den Wellenkörper umschließenden Lagereinrichtung angeordnet ist bzw. sind und die zumindest eine Abführöffnung des Wellenkörpers mit zumindest einem entsprechenden Ableitkanal der Lagereinrichtung korrespondiert, wird eine äußerst platzsparende und kompakte Bauweise des Wellenkörpers mit integrierter Ölabscheideeinrichtung gewährleistet. In einer einfachen Ausführungsform könnte die Ableitung des abgeschiedenen Öls durch eine oder mehrere radiale mantelseitige Abführöffnungen im Wellenkörper, die mit zumindest einem Ableitkanal der Lagereinrichtung korrespondieren, erfolgen, während die Ableitung des Gasstroms axial über das offene Ende des hohlen Wellenkörpers erfolgen könnte, für den bevorzugten Fall, dass sowohl die Ableitung des Öls als auch die Ableitung des gereinigten Gases über radiale mantelseitige Abführöffnungen erfolgen soll, ist die zumindest eine mantelseitige Gasabführöffnung in Strömungsrichtung gesehen hinter der zumindest einen mantelseitigen Ölabführöffnung angeordnet. Zur Umleitung des axial strömenden Luft- bzw. Gasstromes in die radial angeordneten (mantelseitigen) Gasabführöffnungen der Wellenkörperwand ist ein entsprechend ausgebildetes Strömungsleitelement im Hohlraum des Wellenkörpers vorgesehen. Dieses Strömungsleitelement kann als stopfenartiges Bauteil ausgebildet sein, derart dass das axial strömende Gas zumindest zu einem Teil in Richtung der zumindest einen Gas-abführöffnung umgeleitet wird. Hierfür kann das Strömungsleitelement im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet sein und mit seiner Kegelspitze entgegen der Strömungsrichtung ausgerichtet sein. Das Strömungsleitelement kann gas- bzw. luftundurchlässig ausgebildet sein, so dass der gesamte Gasstrom durch das Strömungsleitelement radial nach außen in die Gas-Abführöffnung(en) umgeleitet/abgeleitet wird. Alternativ kann das Strömungsleitelement aber auch derart ausgebildet sein, dass es einen vorbestimmten Gas- bzw. Luftstrom bei einem bekannten Strömungsdruck axial durchleitet während der verbleibende Teil radial nach außen in die Gas-Abführöffnungen umgeleitet/abgeleitet wird. In einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Strömungselement auch einen axialen Bypasskanal aufweisen, der über ein druckabhängiges Bypassventil (z.B. mit einer Federkraft beaufschlagtes Rückschlagventil) bei Überschreitung eines vorbestimmten Drucks freigegeben wird, so dass bei Überschreitung des vorbestimmten Druckes ein Teil des gereinigten Gasstroms über das Bypassventil und ein verbleibender Teil über die mantelseitige(n) Gas-Abführöffnung(en) abgeleitet wird.
  • Die integrierte Ölabscheideeinrichtung ist mit Vorteil mehrstufig ausgeführt. Dabei wird eine erste Ölabscheidestufe mit Vorteil durch einen sog. Drallerzeuger gebildet. Dieser Drallerzeuger kann beispielsweise als ein sich in axialer Richtung im Hohlraum des Wellenkörpers erstreckender Körper ausgebildet sein, der umfänglich zumindest einen Schneckengang aufweist, derart, dass durch den Schneckengang zwischen dem Körper des Drallerzeugers und der Innenwand des Wellenkörpers ein Strömungskanal zur Führung des eingeleiteten ölbebeladenen Gases bzw. der ölbeladenen (bzw. mit Öltröpfchen befadenen) Luft (im Folgenden auch als Blowby-Gas oder Ölnebel bezeichnet) gebildet ist. Eine zweite Ölabscheidestufe kann durch einen dem Drallerzeuger in Strömungsrichtung gesehen nachgeordneten Ölabscheidering gebildet sein. Dabei ist der Ölabscheidering mit Vorteil massiv ausgebildet derart, dass er im randseitigen Strömungsbereich des Hohlraums des Wellenkörpers ein entsprechendes Strömungshindernis für das (aufgrund der Rotation/Fliehkraft) in diesem Bereich mit Öl angereicherte Gas (bzw. Luft) darstellt.
  • Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Zeichnungsdarstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Wellenkörpers mit den im Bereich einer den Wellenkörper tragenden Lagereinrichtung angeordneten mantelseitigen Abführkanälen für Öl und Gas in einer ersten möglichen Ausführungsform im Längsschnitt gesehen,
    Fig. 2
    eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wellenkörpers mit einer geringfügig geänderten Ausführung des Strömungsleitelementes,
    Fig. 3
    einen Ölabscheidering in einer möglichen ersten Ausführungsform im Querschnitt gesehen, und
    Fig. 4
    den Ölabscheidering gemäß Fig. 3 in einer weiteren möglichen Ausführungsform im Teilquerschnitt gesehen.
  • In Fig. 1 ist ein rotierbar in einer Lagereinrichtung 4 gelagerter und als Hohlwelle ausgebildeter Wellenkörper 2 mit integrierter Ölabscheideeinrichtung in einem Teillängsschnitt dargestellt.
    Die Lagereinrichtung 4 umfasst einen Lagerkörper 4k, der entweder in Form eines (z.B. durch ein Zylinderkopfteil gebildeten) Lagerbockes oder der als separates Bauteil, welches am Zylinderkopf befestigbar ist, ausgeführt sein kann. Zur rotierbaren Lagerung des Wellenkörpers 2 kann die Lagereinrichtung 4 in Form des Lagerkörpers 4k, der auf seiner hohlzylindrischen Innenfläche derart ausgebildet ist, um mit einem gehärteten Bereich (Lagerabschnitt 2a) des Wellenkörpers 2 ein Gleitlager zu bilden, ausgeführt sein. In einer anderen Ausführungsform der Lagereinrichtung 4 kann diese über ihre hohlzylindrische Innenfläche eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4w aufweisen, über die der zumindest bereichsweise öberflächengehärtete Wellenkörper 2 rotierbar gelagert ist. Im letzteren, auch in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Fall, weist die Lagereinrichtung einen Dichtring 4d auf, durch den der benachbarte Gas-Abführkanal 4a gegenüber dem Bereich mit Wälzkörpern 4w abgedichtet ist. Hierdurch wird verhindert, dass nicht gereinigtes Gas in den Gas-Abführkanal angesaugt und der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
  • Der Wellenkörper 2 weist zumindest eine im Wesentlichen radiale Abführöffnung 3b zur Ausleitung des aus dem sog. Blowby-Gas abgetrennten Öls auf. Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind radiale Abführöffnungen 3a, 3b für Gas und Öl vorhanden, wobei der Wellenkörper 2 im Bereich der Abführöffnungen 3a, 3b durch die Lagereinrichtung 4 getragen ist. Die Lagereinrichtung 4 weist zur Ableitung des gereinigten Gases und zur Ableitung des abgeschiedenen Öls jeweils einen mit der jeweiligen Abführöffnung 3a; 3b korrespondierenden Ableitkanal 4a; 4b für Gas bzw. Öl auf. Im Bereich der Öl-Abführöffnungen 3b ist in der Lagereinrichtung 4 bzw. in deren Lagerkörper 4k ein Radialdichtring 4r angeordnet, welcher zumindest einen mit der Öl-Abführöffnung 3b als auch mit dem Öl-Ableitkanal 4b korrespondierenden Ölkanal 4b' aufweist. Auf seiner Innenfläche weist der Radialdichtring 4r eine umfängliche Nut N auf, in die das an der Innenwand des Hohlkörpers 2 abgeschiedene und durch die umfänglich verteilten Öl-Abführöffnungen 3b austretende Öl aufgenommen und über den in die Nut N mündenden Ölkanal 4b' abgeleitet werden kann. Durch den Radialdichtring 4r, der umfänglich kraftschlüssig in der Lagereinrichtung 4 gehalten ist und der über seine nach innen auf die Wellenkörperoberfläche gerichteten Dichtlippen gegen den im Radialdichtring 4r rotierenden Wellenkörper 2 abgedichtet ist, wird eine sichere Ableitung des abgeschiedenen Öls gewährleistet und ein Ansaugen in den benachbarten Gasableitkanal 4a sicher verhindert.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist der Wellenkörper 2 in der Lagereinrichtung 4 über die Wälzkörper 4w drehbar gelagert gehalten. Der bzw. die mit den Wälzkörpern 4w (Wälzlager) oder mit Bereichen des Lagerkörpers 4k (Gleitlager) zusammenwirkenden Lagerabschnitt(e) 2a des Wellenkörpers 2 können als gehärtete und/oder oberflächenbehandelte Wellenkörperabschnitt(e) ausgeführt sein. Ist die Lagereinrichtung 4 nicht als Gleitlager sondern als Wälzlager ausgeführt, sind wälzkörperfreie Bereiche zur Anordnung der Abführöffnungen für Öl bzw. für Öl und Gas in der Lagereinrichtung 4 bzw. im Lagerkörper 4k vorgesehen.
    In dem Bereich des Wellenkörpers 2, in dem dieser mit der Lagereinrichtung 4 zusammenwirkt bzw. von dieser umschlossen ist, ist zumindest eine radiale Abführöffnung (bzw. - bohrung) 3a, 3b zur Ausleitung von Gas bzw. Öl vorgesehen. Mit Vorteil sind jeweils mehrere, über den Umfang des Wellenkörpers 2 ringförmig verteilt angeordnete Bohrungen als Abführöffnungen für Gas bzw. Öl vorgesehen, derart, dass ein aus einer Vielzahl von ringförmig über den Umfang verteilt angeordneten Bohrungen bestehender Bohrungsring zur Ausleitung des gereinigten Blowby-Gases und ein Bohrungsring zur Ausleitung der aus dem Blowby-Gas abgeschiednen Öls gebildet ist. Die bzw. jede mantelseitige Abführöffnung 3a, 3b wirkt dabei mit einem in der Lagereinrichtung 4 bzw. in dem Lagerkörper 4k ausgebildeten und mit der jeweiligen Abführöffnung 3a, 3b korrespondierenden Ableitkanal 4a, 4b zusammen. Der mit der bzw. den jeweiligen Abführöffnung(en) 3a, 3b korrespondierende Ableitkanal 4a, 4b ist innerhalb der Lagereinrichtung 4 als Ringkanal mit zumindest einem entsprechenden radialen Ableitabschnitt zur Ausleitung des aus dem Wellenkörper 2 auszuleitenden Öls oder Gases ausgeführt.
    Um das im Bereich der Abführöffnungen 3a, 3b bereits im Wesentlichen in seine Bestandteile Gas bzw. Öl getrennte Blowby-Gas mit seinen getrennten Bestandteilen separiert abführen zu können, ist innerhalb des Hohlraums 3 des Wellenkörpers 2 ein Strömungsleitelement 6 angeordnet durch welches der axial strömende Gasstrom in die zumindest eine radiale Gasabführöffnung 3a umgeleitet wird. Dabei ist das Strömungsleitelement 6 umfänglich mit einem Dichtelement D versehen, um möglichst alle Gasanteile des gereinigten Blowby-Gases über die radialen Abführöffnungen 3a ableiten zu können. Hierfür ist das Strömungsleitelement 6 im Wesentlichen stopfen- bzw. korkenartig ausgebildet und weist auf seiner Stirnseite, die dem anströmenden Gasstrom zugewandt ist, einen im Wesentlichen mittig ausgerichteten kegelförmigen Fortsatz 6a auf. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite weist das Strömungsleitelement 6 eine Gewindebohrung 6c auf. Diese dient insbesondere der einfacheren Demontage der dargestellten Einrichtung. Um das durch die integrierte Ölabscheideeinrichtung an der Innenwand 2b des Wellenkörpers 2 abgeschiedene Öl separiert ableiten zu können, ist zwischen der der Öl-Abführöffnung 3b und der zumindest einen in Strömungsrichtung S gesehen hinter der zumindest einen Ölabführöffnung 3b angeordneten Gasabführöffnung 3a ein Ölführungselement 6b angeordnet. Das Ölführungselement 6b kann, wie in Fig. 1 dargestellt, einteilig mit dem Strömungsleitelement 6 ausgeführt sein. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie sie gemäß Fig. 2 dargestellt ist, kann das Ölführungselement 6b' als separates Bauteil in Form eines einzelnen zwischen den Gasabführöffnungen 3a und den Ölabführöffnungen 3b angeordneter Trennring ausgebildet sein.
  • Die integrierte Ölabscheideeinrichtung umfasst mit Vorteil zumindest zwei unterschiedlich wirkende Ölabscheideelemente. Dabei ist ein erstes Ölabscheideelement beispielsweise in Form eines sog. Drallerzeugers (nicht dargestellt) ausgebildet, während ein zweites, dem ersten Ölabscheideelement in Strömungsrichtung S gesehen nachgelagertes Ölabscheideelement in Form eines Ölabscheideringes 8 ausgeführt ist. Durch die geometrische Anordnung des Ölabscheiderings 8, der in Strömungsrichtung S gesehen unmittelbar vor der Ölabführöffnung 3b angeordnet ist, und des Ölführungselements 6b; 6b', welches in Strömungsrichtung S gesehen unmittelbar hinter der Ölabführöffnung 3b (aber noch vor der Gasabführöffnung 3a) angeordnet ist, wird ein strömungsberuhigter Bereich 9 gebildet. Aufgrund des strömungsberuhigten Bereichs 9 kann eine effiziente Ölableitung sowie eine verbesserte Trennung (bzw. Beibehaltung der Trennung) zwischen den sauberen Gasbestandteilen und den abgeschiedenen Ölbestandteilen erreicht werden.
  • In den Fig. 3 und 4 ist jeweils eine mögliche Ausführungsform eines Ölabscheideringes dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist der Ölabscheidering 8 im Wesentlichen massiv ausgebildet und stellt für die Strömung des Blowby-Gases im Bereich der Innenwand des Wellenkörpers 2 ein großes Strömungshindernis in Form eines Prallelementes dar. Die im Blowby-Gas schwebenden Ölpartikel können dem schnellen Richtungswechsel am Ölabscheidering 8 nicht folgen, prallen gegen die Stirnfläche des Ölabscheideringes 8 und werden so aus dem Ölnebel ausgeschieden. Umfänglich weist der Ölabscheidering 8 eine Mehrzahl axial verlaufender Ausnehmungen 8a auf, über die die wandseitig abgeschiedenen Ölpartikel bzw. der hieraus gebildete Ölfilm wandseitig weiter in Strömungsrichtung S in Richtung der Öl-Abführöffnung 3b fließen können.
    Der Ölabscheidering 8 weist mit Vorteil ein System miteinander verbundener Hohlräume auf, sodass ein den Ölabscheidering 8 durchdringendes Labyrinth von Hohlräumen gebildet ist. Die Stirnfläche des Ölabscheiderings 8 stellt weiter ein Prallelement dar, wogegen das innere Labyrinth eine Kombination von Prall- und Umlenkelementen ist. Mittels dieser Prall- und Umlenkelemente werden auch leichtere Ölpartikel aus dem Ölnebel abgeschieden, sodass der in Strömungsrichtung S gesehen hinter dem Ölabscheidering 8 strömende Ölnebel als gereinigtes Gas bzw. gereinigte Luft betrachtet werden kann. Materialien für die vorgenannten Ausgestaltungen des Ölabscheideringes 8 können beispielsweise poröse Kunststoffe oder Syntherwerkstoffe sein. Vorzugsweise umfasst der Ölabscheidering 8 auch ein Kunststoff - und/oder Metallgeflecht welches eine Vielzahl von Hohlräumen und Labyrinthen bildet, wobei der Ölabscheidering 8 dann vorzugsweise einen Trägerring umfasst, der das Geflecht stützt und zudem zur Fixierung des Geflechts im Hohlraum 3 des Wellenkörpers 2 dient. In einer Ausführungsform des Ölabscheideringes 8 wie sie gemäß Fig. 4 veranschaulicht ist, umfasst der Ölabscheidering 8 einen gelochten Blechring. Mit Vorteil umfasst ein derartiger Ölabscheidering 8 eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und in den jeweiligen Lochreihen bzw. Lochmustern gegeneinander verdreht bzw. versetzten Blechringen, die über umfängliche Verbinderelemente 8b zueinander beabstandet und miteinander verbunden sind. Durch den Versatz bzw. die Verdrehung der einzelnen Blechringe zueinander und die entsprechende Beabstandung der einzelnen Blechringe voneinander entsteht ein entsprechendes Labyrinth zur Abscheidung von Öl aus den den Ölabscheidering 8 durchströmenden Blowby-Gas. Bezugszeichenliste
    Wellenkörper 2
    Lagerabschnitt (Wellenkörper) 2a
    Hohlraum 3
    Abführöffnung (Gas) 3a
    Abführöffnung (Öl) 3b
    Lagereinrichtung 4
    Lagerkörper 4k
    Wälzkörper 4w
    Radialdichtring 4r
    Ableitkanal (Gas) 4a
    Ableitkanal (Öl) 4b
    Ölkanal (Radialdichtring) 4b'
    Dichtring 4d
    Strömungsleitelement 6
    Fortsatz 6a
    Ölführungselement 6b; 6b'
    Gewindebohrung
    (Strömungsleitelement) 6c
    Ölabscheidering 8
    Ausnehmung (Ölabscheidering) 8a
    Strömungsberuhigter Bereich 9
    Strömungsrichtung S
    Dichtelement D
    Nut (Radialdichtring) N

Claims (14)

  1. Vorrichtung mit einer Lagereinrichtung (4) und einem rotierbar in der Lagereinrichtung (4) gelagerten Wellenkörper (2), insbesondere Nockenwelle, mit einer in einen Hohlraum (3) des Wellenkörpers (2) integrierten Ölabscheideeinrichtung, wobei
    - der Wellenkörper (2) zumindest eine Zuführöffnung zur Einleitung von mit Öl beladenem Gas in den Hohlraum (3) aufweist, und
    - der Wellenkörper (2) zumindest eine Abführöffnung (3b) zur Ausleitung von abgeschiedenem Öl und zumindest eine Abführöffnung (3a) zur Ausleitung von Öl befreitem Gas aufweist, , und
    - die zumindest eine Abführöffnung (3b) zur Ausleitung von abgeschiedenem Öl mantelseitig im Wellenkörper (2) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (4) einen mit der Abführöffnung (3b) zur Ausleitung an abgeschiedenem Öl korrespondierenden Ableitkanal (4b) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (4) einen Lagerkörper (4k) umfasst und die zumindest eine Abführöffnung (3a; 3b) des Wellenkörpers (2) mit zumindest einer Ableitöffnung (4a; 4b) im Lagerkörper (4k) korrespondiert.
  3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (4) ein Wälzlager umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (4) ein Gleitlager umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abführöffnung (3a; 3b) als radiale Bohrung im Wellenkörper (2) ausgeführt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheideeinrichtung einen Drallerzeuger umfasst.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheideeinrichtung einen koaxial im Hohlraum (3) des Wellenkörpers (2) angeordneten Ölabscheidering (8) umfasst.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheidering (8) in Strömungsrichtung (S) gesehen hinter dem Drallerzeuger angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gas-Abführöffnung (3a) und zumindest eine von dieser getrennte Öl-Abführöffnung (3b) vorhanden sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Gasabführöffnung (3a) in Strömungsrichtung (S) gesehen hinter der zumindest einen Öl-Abführöffnung (3b) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zumindest einen Gas-Abführöffnung (3a) und der zumindest einen Öl-Abführöffnung (3b) ein ringförmiges Ölführungselement (6b; 6b1) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagereinrichtung (4) ein den Wellenkörper umschließender Radialdichtring (4r) angeordnet ist, welcher zumindest einen mit der Öl-Abführöffnung (3b) als auch mit dem Öl-Ableitkanal (4b) korrespondierenden Ölkanal (4b1) aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlraums (3), in Strömungsrichtung S gesehen hinter der zumindest einen Gas-Abführöffnung (3a), ein Strömungsleitelement (6) zur zumindest teilweisen Umlenkung des vom Öl gereinigten, axial strömenden Gases in Richtung der zumindest einen mantelseitigen Gas-Abführöffnung (3a) vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) einen zentrisch angeordneten, im Wesentlichen kegelförmig ausgebildeten und mit seiner Spitze entgegen der Strömungsrichtung S ausgerichteten Fortsatz (6a) aufweist, der die axiale Strömung in Richtung der mantelseitigen Gas- Abführöffnung (3a) leitet.
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