DE4119386A1 - Zentrifugalauflader - Google Patents

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).