DE19947143C1 - Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine ist mit einem mit einer rotierenden Welle der Brennkraftmaschine verbundenen Zentrifugal-Ölabscheider versehen, der ein Gehäuse mit einem Abscheideraum und Einströmöffnungen für die Zufuhr von Öl-Luft-Gemisch sowie Abströmöffnungen für die Ableitung von Öl bzw. Luft aufweist. DOLLAR A Um die Funktionssicherheit einer gattungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung zu verbessern und den Aufbau der Vorrichtung mit geringem Aufwand zu vereinfachen, ist die den Zentrifugal-Ölabscheider tragende Welle als eine Ausgleichswelle mit einem Ausgleichsgewicht ausgebildet und das Ausgleichsgewicht zumindest teilweise in das Gehäuse des Zentrifugal-Ölabscheiders integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kur­ belgehäuse einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 196 07 919 A1 ist eine gattungsgemäße Entlüftungs­ vorrichtung bekannt, mittels der die Ölpartikel im Öl-Luft- Gemisch eines Kurbelgehäuses abgeschieden und in die Ölwanne zurückgeführt werden. Die Entlüftungsvorrichtung umfaßt einen Zentrifugal-Ölabscheider, bestehend aus einem rotierenden Ge­ häuse mit einem Abscheideraum, der mehrere radial verlaufende Einströmkanäle und einen zentralen, axial verlaufenden Abström­ kanal aufweist. Im Innenraum des Kurbelgehäuses muß ein be­ stimmter Mindestüberdruck gegenüber dem Abscheideraum herr­ schen, damit das Öl-Luft-Gemisch entgegen der radial nach außen wirkenden Zentrifugalkräfte von außen nach innen strömt. Das Öl-Luft-Gemisch wird radial von außen nach innen durch die Ein­ strömkanäle geleitet und trifft auf Hindernisse in den Ein­ strömkanälen, wobei aufgrund der durch die Rotationsbewegung des Gehäuses erzeugten Zentrifugalkräfte die Ölpartikel des Öl- Luft-Gemisches an den Hindernissen abgeschieden und entgegen der Einströmrichtung des Öl-Luft-Gemisches radial nach außen geschleudert werden. Die von den Ölpartikeln befreite Luft wird über den Abströmkanal abgeführt und dem Ansaugtrakt der Brenn­ kraftmaschine zugeführt.

Der Zentrifugal-Ölabscheider sitzt auf der Stirnseite einer ro­ tierenden Welle, die über ein Antriebsrad angetrieben wird. Der Ölabscheider grenzt unmittelbar an eine Seitenwand des Ketten­ rades, wobei die Gehäusewandung des Ölabscheiders auf dieser Seite von dem Kettenrad gebildet wird.

Diese Entlüftungsvorrichtung hat den Nachteil, daß zwischen Ge­ häuse und Kettenrad Dichtigkeitsprobleme in der Abdichtung des Abscheideraumes im Inneren des Gehäuses auftreten können, weil zwischen Gehäuse und Kettenrad eine lange Dichtkante notwendig ist, die das Risiko einer Leckage birgt. Bei einer Undichtig­ keit des Gehäuses wird der Ölabscheider außer Funktion gesetzt, weil ein Druckausgleich zwischen dem innenliegenden Abscheide­ raum und dem Kurbelgehäuse entsteht, der eine definierte Ein­ strömung des Öl-Luft-Gemisches unmöglich macht.

Weil der Ölabscheider an der Stirnseite der Welle befestigt ist, besteht die Gefahr einer außermittigen Anordnung des Ölab­ scheiders, wodurch Zentrifugalkräfte erzeugt werden, die zu ei­ ner Belastung der Dichtkante führen und die Gefahr einer Un­ dichtigkeit vergrößern. Die Zentrifugalkräfte führen außerdem zu unerwünschten Belastungen und Vibrationen der Welle.

Eine weitere Entlüftungsvorrichtung ist aus der DE 197 06 383 C2 bekannt. Diese Entlüftungsvorrichtung besteht aus zwei axial auf einer Welle hintereinander angeordneten Ausgleichselemen­ ten, die in einem Entlüftungsgehäuse angeordnet sind und die a­ xiale und radiale Bohrungen aufweisen, über die gereinigte Luft in einen axialen Abströmkanal in der Welle eingeleitet werden kann. Die Axial- und Radialbohrungen können aber Masse und Trägheitsmoment der Ausgleichsgewichte verändern, was gegebe­ nenfalls beim Schwingungsausgleich berücksichtigt und durch Zu­ satzgewichte kompensiert werden muß.

Da beim Gegenstand der DE 197 06 383 C2 das abgeschiedene Öl ü­ ber die Radialbohrung radial nach außen aus dem Ausgleichsele­ ment abgeleitet wird, muß dieses einen ausreichenden Abstand zur begrenzenden Innenwand im Abscheideraum aufweisen, um einen ungestörten Austritt des Öls und außerdem einen ungestörten Um­ lauf des Ausgleichselements in seinem Gehäuse zu ermöglichen.

Aus dem SAE-Paper 920 849 (Februar 1992), Cosworth MBA Engine, Pool et al ist eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Aus­ gleichswelle mit einem innenliegenden, axialen Abströmkanal be­ kannt, wobei in die Wandung der Welle Strömungsöffnungen einge­ bracht sind, über die das Öl-Luft-Gemisch radial in den Ab­ strömkanal einströmen kann. Auch bei dieser Entlüftungsvorrich­ tung muss die Welle radial mit Abstand zum umgreifenden Gehäuse gelagert sein, damit im Ringraum zwischen Wellenmantel und In­ nenwand des Gehäuses ein ausreichend dimensionierter Strömungs­ raum für die Zufuhr des Gemisches entsteht. Aufgrund der radia­ len Zuströmung ist zudem die Position der Zuströmöffnungen im Wellenmantel auf axiale Abschnitte beschränkt, die außerhalb der Ausgleichsgewichte liegen, wodurch axial zusätzlicher Bau­ raum benötigt wird.

Ergänzend werden zum allgemeinen technologischen Hintergrund die Druckschriften DE 198 03 872 A1 und JP-11/22 443 A genannt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Funktionssicher­ heit einer gattungsgemäße Entlüftungsvorrichtung zu verbessern und den Aufbau der Vorrichtung mit geringem Aufwand zu verein­ fachen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Der Ölabscheider und das im Gehäuse des Ölabscheiders aufgenom­ mene Ausgleichsgewicht bilden ein gemeinsames, klein bauendes, kompaktes und platzsparendes Bauteil. Es werden sehr geringe Abweichungen in der Koaxialität des Ölabscheiders zur Wellen­ achse erreicht, wodurch Unwuchten sehr klein gehalten werden und dementsprechend die Belastungen reduziert sind und die Dichtigkeit verbessert ist.

Beschränkungen im Hinblick auf die Position von Ölabscheider und Ausgleichsgewicht auf der Welle bestehen nicht. Der Ölab­ scheider kann prinzipiell axial an jeder Stelle der Ausgleichs­ welle angeordnet werden.

Das Ausgleichsgewicht weist einen axialen Anschlußstutzen auf, der einteilig mit dem Ausgleichsgewicht ausgebildet ist, insbe­ sondere als Gußteil oder als Schmiedeteil gefertigt ist. Der Stutzen dient außer der Befestigung des Ausgleichsgewichts auf der Welle auch als radial innenliegende Begrenzung des Abschei­ deraumes des Ölabscheiders. Hierdurch ist es möglich, nicht nur den Gewichtskörper des Ausgleichsgewichts, sondern auch den Stutzen in den Ölabscheider zu integrieren, wodurch eine beson­ ders kompakte Bauform erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Stutzen-Innenraum auch als Abströmkanal für die im Ölabscheider gereinigte Luft genutzt werden kann. In der Wandung des Stutzens sind Abström­ öffnungen vorgesehen, über die der Abscheideraum mit dem Stut­ zen-Innenraum kommuniziert, so daß die gereinigte Luft aus dem Abscheideraum abströmen kann. In dieser Bauart wird vorhandener Bauraum optimal genutzt.

Die vorzugsweise einstückige Ausführung der Verbindung von Ge­ wichtskörper und Stutzen gewährleistet eine exakte Führung des Ausgleichsgewichts auf der Ausgleichswelle. Außerdem steht ein größerer, undurchbrochener Abscheideraum ohne störende Zwi­ schenwände zur Verfügung, welche ansonsten bei zweigeteilter Ausführung des Ausgleichsgewichts üblicherweise zur Abstützung des Stutzens dienen. Der undurchbrochene Abscheideraum ermög­ licht es, ein größeres Öl-/Luftvolumen im Ölabscheider in Rota­ tionsbewegung zu versetzen, wodurch eine effizientere Abschei­ dung mit höherem Reinigungsgrad ermöglicht wird.

Die einteilige Ausbildung von Stutzen und Ausgleichselement und die Verwendung des Stutzens als Wandung des Abscheideraumes re­ duziert außerdem die Teileanzahl.

Das Ölabscheider-Gehäuse ist zweigeteilt und besteht aus einem Grundkörper und einer Abdeckung, wobei das Ausgleichsgewicht im Grundkörper aufgenommen ist.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun­ gen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Entlüftungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Ausgleichsgewicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Entlüftungsvorrichtung für die Ent­ lüftung von Öl-Luft-Gemisch in einem Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine besteht aus einem Zentrifugal-Ölabscheider 1, der drehfest mit einer Ausgleichswelle verbunden ist. Der Ölab­ scheider 1, der zweckmäßig rotationssymmetrisch aufgebaut ist, umfaßt ein Gehäuse 2 und sitzt auf einem Stutzen 3 auf, welcher an der Ausgleichswelle befestigt ist. Der Stutzen 3, der Ölab­ scheider 2 und die Ausgleichswelle sind koaxial zueinander aus­ gerichtet. Am Gehäuse 2 ist eine ringförmige Einströmöffnung 10 für Öl-Luft-Gemisch ausgebildet.

Der Schnittdarstellung nach Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Stutzen 3 einteilig mit einem Ausgleichsgewicht 5 ausgebildet ist, das einen Gewichtskörper 4 zum Ausgleich dynamischer Un­ wuchtmomente aufweist. Der Stutzen 3 überragt eine Seitenwand des Ausgleichsgewichts axial. Der Stutzen 3 ist näherungsweise hohlzylindrisch mit einem Innenraum 14 ausgebildet. Es kann ge­ gebenenfalls zweckmäßig sein, den Stutzen 3 geringfügig trich­ terförmig mit einem axial nach außen ansteigenden Durchmesser auszubilden, um ein Aufschieben eines Dichtungsringes zu er­ leichtern.

Auf der dem Stutzen 3 axial gegenüberliegenden Seite weist das Ausgleichselement 5 einen weiteren Anschluß 8 auf, der einen gegenüber dem Stutzen 3 kleineren Durchmesser besitzt.

Das Ausgleichsgewicht 5, der Stutzen 3 und der Anschluß 8 sind zweckmäßig als einstückiges Gußteil, als Schmiedeteil oder als mechanisch bearbeitetes Teil gefertigt.

Das Gehäuse 2 des Ölabscheiders 1 umfaßt einen Gehäuse- Grundkörper 6 und eine Abdeckung 7, wobei Grundkörper 6 und Ab­ deckung 7 jeweils etwa topfförmig ausgebildet sind und in Zu­ sammenbauposition einander zugewandte Innenseiten aufweisen und einen Abscheideraum 9 einschließen, dessen radial innenliegende Wandung durch die Mantelfläche des Stutzens 3 gebildet wird. Im Grundkörper 6 ist das Ausgleichsgewicht 5 vollständig aufgenom­ men, das zur Erzeugung ausgleichender Unwuchten eine von der Rotationssymmetrie abweichende Form einnimmt. Die axiale Länge des Grundkörpers 6 ist so bemessen, daß das Ausgleichsgewicht 5 vollständig im Grundkörper aufgenommen wird. Boden und Seiten­ wand des Grundkörpers 6 des Gehäuses 2 umgreifen das Aus­ gleichsgewicht 5, zugleich ist der Grundkörper 6 am Ausgleichs­ gewicht 5 gehalten. Der Boden des Grundkörpers weist eine zen­ trale Ausnehmung auf, durch die in Zusammenbauposition der An­ schluß 8 des Ausgleichsgewichts durchgesteckt wird. Die dem Ab­ scheideraum 9 zugewandte Seitenfläche des Ausgleichsgewichts 5 begrenzt teilweise den Abscheideraum.

Die Abdeckung 7 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als der Grundkörper 6, wobei sich die freien Stirnseiten von Grundkörper 6 und Abdeckung 7 geringfügig überlappen; im Überlappungsbereich ist die Abdeckung 7 am Grundkörper 6 befe­ stigt, insbesondere angeschweißt. Die Abdeckung 7 erstreckt sich axial und radial vom Ausgleichsgewicht 5 bis zum Stutzen 3. In die Abdeckung 7 ist die ringförmige Einströmöffnung 10 eingebracht, die sich radial bis zur Mantelfläche des Stutzens 3 erstreckt.

Im Gehäuse-Grundkörper 6 können Noppen eingeprägt sein, die ei­ ne definierte Positionierung des Ausgleichsgewichts 5 und der Abdeckung 7 erlauben. Auf der dem Gewichtskörper 4 des Aus­ gleichsgewichts 5 gegenüberliegenden Seite sind in dem Gehäuse- Grundkörper 6 radial angeordnete Abströmöffnungen 17 vorhanden.

Das zu reinigende Öl-Luft-Gemisch strömt in Pfeilrichtung durch die Einströmöffnung 10 in den Abscheideraum 9, wobei die Ein­ strömrichtung grundsätzlich etwa achsparallel zur Drehachse 11 der Ausgleichswelle bzw. des Ölabscheiders verläuft. Die achsparallele Einströmrichtung hat den Vorteil, daß keine der Einströmung entgegenstehenden Zentrifugalkräfte überwunden wer­ den müssen.

Nach der Einströmung durch die Einströmöffnung 10 wird das Ge­ misch um eine Schikane im Abscheideraum 9 geleitet, die als Ölabweisblech 16 ausgebildet ist, welches an der Mantelfläche des Stutzens 3 befestigt ist, beispielsweise angeschweißt oder über eine Preßpassung verbunden ist. An dem Ölabweisblech 16 setzt sich Öl des Gemisches ab, das durch radial außenliegende Abströmöffnungen 12 in der radialen Außenwand der Abdeckung 7 zurück in das Kurbelgehäuse strömt. Die Abströmöffnungen 12 sind in regelmäßigen Abständen über den Umfang der Abdeckung 7 verteilt angeordnet. Durch die Rotation des Ölabscheiders wird die Luft im Abscheideraum 9 unterhalb des Gewichtskörpers 4 in Rotation versetzt, wodurch das restliche Öl aus dem Öl-Luft- Gemisch abgeschieden wird. Das Öl, das im Abscheideraum 9 un­ terhalb des Gewichtskörpers 4 abgeschieden wird, strömt durch die Abströmöffnungen 17 ins Kurbelgehäuse.

Die gereinigte Luft verläßt über radial innenliegende Abström­ öffnungen 13, welche in die Wandung des Stutzens 3 eingebracht sind, den Abscheideraum 9. Die innenliegenden Abströmöffnungen 13 sind ebenfalls regelmäßig über den Umfang verteilt angeord­ net. Im weiteren Verlauf wird die gereinigte Luft axial über den Stutzen-Innenraum 14 abgeleitet.

Gemäß Fig. 3 hat der Gewichtskörper 4 des Ausgleichsgewichts 5 die Form eines Kreissektors. Der Stutzen 3 besteht aus mehreren einzelnen, gleichmäßig über den Umfang verteilten Fingern 15, zwischen denen die Abströmöffnungen 13 für die Ableitung der gereinigten Luft aus dem Abscheideraum in den Stutzen-Innenraum ausgebildet sind.

Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, einen Zentrifugal- Ölabscheider ohne Ausgleichsgewicht auszubilden. In diesem Fall wird das Ausgleichsgewicht durch eine Verdrängungskammer oder aber durch Leitbleche, die die Luft im Abscheideraum in Bewe­ gung setzen, ersetzt.

Claims (6)

1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem mit einer rotierenden Ausgleichswelle der Brennkraftmaschine verbundenen Zentrifugal-Ölabscheider (1), der ein Gehäuse (2) mit einem Abscheideraum (9) und Ein­ strömöffnungen (10) für die Zufuhr von Öl-Luft-Gemisch sowie Abströmöffnungen (12, 13, 17) für die Ableitung von Öl bzw. Luft aufweist, wobei ein Ausgleichsgewicht (5) der Ausgleichs­ welle in das Gehäuse (2) des Zentrifugal-Ölabscheiders (1) in­ tegriert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgleichsgewicht (5) einen näherungsweise hohlzylind­ rischen, einen Gewichtskörper (4) des Ausgleichsgewichts (5) a­ xial überragenden Stutzen (3) aufweist, der den Abscheideraum (9) radial nach innen begrenzt und dessen Innenraum (14) einen axialen Abströmkanal für die gereinigte Luft bildet,
daß die Wandung des Stutzens (3) Abströmöffnungen (13) auf­ weist, über die der Abscheideraum (9) des Zentrifugal- Ölabscheiders (1) mit dem Innenraum (14) des Stutzens (3) kom­ muniziert,
daß ein Einströmkanal zum Abscheideraum (9) mit ringförmiger Einströmöffnung (10) mit radialem Versatz und achsparallel zur Drehachse (11) des Ölabscheiders (1) verläuft,
daß das Gehäuse (2) des Zentrifugal-Ölabscheiders (1) zweige­ teilt ist und einen Grundkörper (6) und eine Abdeckung (7) auf­ weist, wobei das Ausgleichsgewicht (5) vollständig im Gehäuse- Grundkörper (6) aufgenommen ist,
daß das Ausgleichsgewicht (5) einen Teil einer den Abscheide­ raum (9) begrenzenden Wandung bildet.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (4), der Stutzen (3) und ein Anschluß (8) eine Baueinheit bilden.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Zentrifugal-Ölabscheiders als Schikane ein Ölabweisblech (16) angeordnet ist.

4. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (5) in der Projektion in Richtung der Drehachse (11) gesehen die Form eines Kreissektors einnimmt und eine entsprechend geformte Wandung im Abscheideraum (9) bildet.

5. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (5) eine Verdrängungskammer ist.

6. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (5) als Leitblech ausgebildet ist.