JP6297760B2 - ブローバイガス駆動用ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケース換気装置においてブローバイガスを駆動するためのポンプ装置であって、輸送チャンバ、流入口、および流出口を有するケーシングと、輸送チャンバ内に位置するブレードを径方向外側に有してケーシング内に回転可能に取り付けられたインペラと、回転軸回りに回転可能に取り付けられてインペラが固定されるシャフトとを有するサイドチャネル圧縮機を備え、輸送チャンバは、ブレードの領域を延びて流入口と流出口とを互いに接続する少なくとも１つのサイドチャネルを有する、ポンプ装置に関する。また、本発明は、そのようなポンプ装置を備えた油分離装置、およびそのような油分離装置を備えたクランクケース換気装置に関する。

ほとんどの自動車は、当該自動車を駆動するための内燃エンジンを備えている。そのような内燃エンジンは、好ましくはピストンエンジンとして構成されている場合、クランクケースを有する。クランクケース内には、コネクティングロッドを介して内燃エンジンの各シリンダのピストンに接続されるクランクシャフトが設けられている。ピストンとシリンダ壁との間の漏れはブローバイガス流れを生じさせ、それによりブローバイガスが燃焼室からクランクケース内へ流れる。クランクケース内で許容できないほど過剰に圧力が上昇するのを回避するために、今日の内燃エンジンは、クランクケースからブローバイガスを逃がすためのクランクケース換気装置を備えている。

有害物質の排出を低減するために、クランクケース換気装置により、ブローバイガスは、車外には排出されずに、通常は内燃エンジンの燃焼室に外気を供給する内燃エンジンの外気システムに供給される。

クランクケース内にはオイルミストが広がっているので、ブローバイガスは油を一緒に運ぶ。油滴の形態におけるこの油は、例えばターボチャージャのような吸気管内の部品を損傷させるおそれがある。これらの部品を保護しかつ油消費量を低減するために、クランクケース換気装置は、通常、油分離装置と、好ましくは分離された油をクランクケースに戻す油戻し部とを有する。

クランクケース換気装置は、受動システムのものと能動システムのものとに大別される。受動システムは、ブローバイガスを駆動するために、クランクケースと外気システムの負圧との間の圧力差を利用する。能動システムは、加えて、クランクケースからブローバイガスを吸い出すための負圧を作り出す。結果として、油分離のためにより大きな圧力差を利用でき、そのため分離が改善される。このような方法で得られる圧力差は、しかしながら限られている。なぜなら、作り出すことのできる最大負圧が限られているためである。

本発明の目的は、冒頭で述べたタイプのポンプ装置のための改善されたまたは少なくとも従来とは違った実施形態であって、特に油分離に関する効率の向上によって特徴付けられる実施形態を提示することである。

この目的は、本発明にしたがって独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

本発明は、ブローバイガスを駆動するためにサイドチャネル圧縮機を使用し、このサイドチャネル圧縮機をブローバイガスの駆動のために最適化するという考え方に基づくものである。サイドチャネル圧縮機は、コンパクト設計のものであっても大きな圧力差を作り出すことができ、そのため特にコンパクトなクランクケース換気装置を実現することができる。

ある好ましい実施例では、ポンプ装置は、輸送チャンバから油を排出するための少なくとも１つの油抜きを備えている。これにより、オイルミストを含むガス、いわゆるブローバイガスをポンプ装置によりポンプ駆動することができる。よって、クランクケースと油分離器との間においてポンプ装置を流動的に使用することができる。この場合、ポンプ装置は、特に、例えば第１段階としての油分離器として機能しまたは使用されてもよい。

特に好ましい変形例では、各油抜きは、重力方向において輸送チャンバの最下点に設けられている。重力方向は、その後の設置位置に関係する。結果として、輸送チャンバおよびサイドチャネルに集まり得る油は、油抜きを通って排出され得る。

有利な変形例では、油抜きは、サイドチャネル圧縮機で分離された油を、油サイクルに油を戻すための油戻し部に案内する。これにより、油が再利用されるため、油消費量を低減することができる。

サイドチャネル圧縮機の効率に対する好ましい解決策では、サイドチャネル内に、少なくとも一部が周方向に対して斜めに延びる少なくとも１つのフィンが設けられる。サイドチャネル内に設けられた少なくとも１つのフィンによって、ポンプ駆動されるガスの流れがサイドチャネル内で周方向において撹拌され、そのためサイドチャネル内のガスが圧力損失を伴わずに径方向内側に大きく流れることができ、当該ガスはそこでインペラによって再び駆動されて再び圧力ゲインを得る。

別の好ましい実施例では、サイドチャネル内の少なくとも１つのフィンは、インペラに向かって開口する少なくとも２つのチャンバを互いに隔てる。サイドチャネル内にチャンバが形成されることによって当該サイドチャネル内でのブローバイガスの循環が促進され、そのため一定の動作状態においてサイドチャネル圧縮機の効率が向上する。

別の好ましい変形例では、ポンプ装置は、少なくとも１つのサイドチャネル内に、各チャンバに対応して当該各チャンバから油を排出するための油抜きを備えている。よって、いずれのチャンバにも、ポンプ装置の動作を妨げるような油の集まりが生じない。設置状態において下側に配置されるサイドチャネルにのみ油抜きが必要となる。なぜなら、設置状態において上側に配置されるサイドチャネルのチャンバからは、インペラに向かって開口したチャンバからインペラの方向に向かって油が逃げられるためである。

別の好ましい実施例では、ケーシングは、輸送チャンバに挿入されかつ少なくとも１つのフィンを有するインサート部品を備えている。これにより、安定しかつ精確なフィンまたは輸送チャンバの外形が非常にシンプルな態様で形成され得る。

特に好ましい実施例では、インサート部品は、サイドチャネルの少なくとも一部を形成する。インサート部品は、高精度に作ることが可能であり、また例えば高強度材料から作ることが可能である。そのため、サイドチャネルを非常に精確かつ安定的に形成することができる。

別の特に好ましい実施例では、ケーシングと少なくとも１つのインサート部品とは、互いに異なる材料で作られる。その結果、特に量産において好適に加工され得るより好ましい材料をケーシングのために使用することができる。一方、サイドチャネルを形成するために必要とされる安定性および精確性を有する材料をインサート部品のために使用することができる。

有利な解決策では、ケーシングは、５０％以上がプラスチックまたは複合プラスチック、例えば繊維強化プラスチックで構成されている。プラスチックまたは複合プラスチックは、量産に特に適した好ましい材料である。結果として、サイドチャネル圧縮機を特に低コストに製造することができる。

別の有利な解決策では、少なくとも１つのフィンは、ケーシングと同じ材料から形成される。その結果、フィンもまた低コストに製造することができる。インサート部品上にフィンが射出成形されるのが特に有利である。

特に有利な解決策では、ポンプ装置は、２つの対向するサイドチャネルを備えており、ここで特に、当該２つのサイドチャネルの各々に、少なくとも一部が周方向に対して斜めに延びる少なくとも１つのフィンが設けられていてもよい。好ましくは、それぞれの場合において、フィンは、インペラに向かって開口する少なくとも２つのチャンバを互いに隔てる。よって、２つのサイドチャネル内のチャンバまたはフィンの効率改善効果を利用することができる。したがって、サイドチャネル圧縮機の効率をさらに向上させることができる。

好ましくは、ポンプ装置の設置位置は、インペラの回転軸が実質的に鉛直に延びるものである。その場合、サイドチャネルは、インペラのブレードの上方および／または下方に位置する。ここで、「実質的に鉛直」という表現は、鉛直方向から最大で１５°、１０°、または５°だけ逸れた範囲を含む。

有利な実施例では、ポンプ装置は、シャフトに連結された駆動ユニットを備える。これにより、ポンプ装置の特にコンパクトな設計を実現することができる。例えば、駆動ユニットは、油圧モータ、電動モータ、空気圧モータによって、または内燃エンジンへの駆動連結によって形成されてもよい。

特に有利な実施例では、駆動ユニットは、シャフトに回転一体的に保持されたタービン羽根車、特にペルトンタービン羽根車を有する。そのようなペルトンタービンは、高圧でも小容量の流れが各駆動媒体において利用可能である場合に特に適している。

別の特に好ましい実施例では、ポンプ装置は、インペラと駆動ユニットとの間に設けられた軸受装置を備える。軸受装置のこのような配置により、特にコンパクトな設計を実現することができる。

別の特に有利な実施例では、シャフトは、軸受装置によって軸方向および径方向において支持される。タービン羽根車およびインペラの両方がシャフトに回転一体的に保持されている場合、インペラおよび駆動ユニットの両方を支持するのにこの１つの軸受装置で十分であり、そのため特にコンパクトな設計を実現することができる。

好ましい解決策では、軸受装置は、針状ころ軸受、滑り軸受、および／または玉軸受を有する。

別の好ましい解決策では、軸受装置は、ただ１つの軸受を有する。その結果、ポンプ装置の一層コンパクトな設計を実現することができる。

特に好ましい解決策では、インペラは、シャフト接続部とブレードとの間に、シャフト接続部とブレードとの間を延びて特にシャフト接続部をブレードに接続する環状部を有し、ここで特にインペラと駆動ユニットとの間を延びる壁部が環状部と軸方向において対向しており、当該壁部と環状部との間の軸方向距離は、回転軸を起点として径方向において変化している。その結果、壁部と環状部との間の径方向距離は、径方向において変化し得、例えば、せん断流れによって生じる壁部と環状部との間の摩擦が低減されるようにシャフト接続部に向かって大きくなる。

好ましい解決策では、縦断面において、壁部は、回転軸に対して平行に、かつ環状部に対して斜めにおよび／または曲がっておよび／またはステップ状に延びている。これにより、変化する軸方向距離をシンプルに実現することができる。

有利な変形例では、壁部は、設置状態における重力方向への凹部を有する。当該凹部により、壁部と環状部との間の軸方向距離が大きくなる。

別の有利な変形例では、環状部と環状部に対向する壁部との間の軸方向距離は、少なくとも一部において、シール装置の領域における環状部と環状部に対向する壁部との間の軸方向距離よりも大きい。そのような距離は、環状部と壁部との間におけるせん断流れによって生じる摩擦損失を十分に低減する。

また、上記目的は、ポンプ装置および慣性ベース油分離器を備えたクランクケース換気装置によって解決される。そのようなクランクケース換気装置は、特に、ここでは上述の説明を参照するポンプ装置の利点を有する。

好ましい実施例では、慣性ベースオイルミスト分離器は、ポンプ装置の下流に設けられる。慣性ベースオイルミスト分離器がポンプ装置の下流に設けられるため、ポンプ装置は第１油分離段階として機能し、そのため特に効率的にガス流れ、例えばブローバイガス流れからオイルミストを分離することのできる２段階の油分離を実現することができる。加えて、オイルミスト分離器には大きな圧力差が存在し得、そのためより効率的なオイルミスト分離が可能となる。

別の好ましい実施例では、慣性ベースオイルミスト分離器は、インパクタである。インパクタは、入口と出口との間の大きな圧力差によって優れた分離速度を実現できるオイルミスト分離器である。よって、ポンプ装置の効果を最も適切に利用することができる。

特に好ましい実施例では、インパクタは、少なくとも一部が常に開放されてガス流れが流通するノズルと、当該ノズルに対向して設けられ、ガス流れの向きを変えると共に液滴を溜める少なくとも１つのバッフル板とを有する。好ましくは、インパクタは、ノズルに対して流体的に並列に設けられ、ばね荷重のかかったポペット弁を有する。このポペット弁は、弁入口と弁出口との間の圧力差が大きくなった場合に開き、かつガス流れの一部が通って流れる流れギャップを形成する。ポペット弁に対向して、ガス流れの向きを変えると共に液滴を溜めるバッフル板が設けられる。

有利な変形例では、慣性ベースオイルミスト分離器は、当該オイルミスト分離器で分離された油を油戻し部に案内する油抜きを有する。これにより、分離された油が失われないため油消費量が低減される。

別の有利な変形例では、油抜きは、クランクケース換気装置の駆動ハウジング部に油を案内する。それにより、駆動ハウジング部は、そこから油が油戻し部を介して油サイクルに戻され得る油捕集地点として機能する。その結果、必要とされる油ラインの数が少なくなり、そのため低コストかつコンパクトな設計が可能となる。

特に有利な変形例では、油戻し部は、駆動ハウジング部から油サイクルへ油を戻す。その結果、必要とされる油ラインの数が少なくなり、そのため低コストかつコンパクトな設計が可能となる。

特に有利な変形例では、サイドチャネル圧縮機の油抜きは、駆動ハウジング部に油を案内する。よって、サイドチャネル圧縮機で分離された油が、主に駆動ハウジング部を介して油サイクルへ戻され得る。

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。

上述したまたは後述する特徴は、それぞれ与えられた組合せにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいてまたは単独でも使用され得ることを理解されたい。

図１は、クランクケース換気装置の概略図である。 図２は、クランクケース換気装置の断面図である。 図３は、クランクケース換気装置の分解図である。 図４は、サイドチャネル圧縮機の機能を説明するための概略図である。 図５は、図４のＡ−Ａ線の平面に沿ったサイドチャネル圧縮機の断面図である。 図６は、図４のＢ−Ｂ線の平面に沿ったサイドチャネル圧縮機の断面図である。 図７は、サイドチャネル圧縮機のケーシング上側部の斜視図である。 図８は、サイドチャネル圧縮機のケーシング下側部とその中に設けられたインペラとを示す斜視図である。 図９は、図６の領域Ｃの拡大図である。 図１０は、図６の領域Ｄの拡大図である。 図１１は、サイドチャネル圧縮機のケーシング部の概略図である。 図１２は、インサート部品の概略図である。 図１３は、別のインサート部品の概略図である。 図１４ａは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｂは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｃは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｄは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｅは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｆは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１４ｇは、サイドチャネル内のフィンのパターンを示す概略図である。 図１５は、図４のＡ−Ａ線の平面に沿ったサイドチャネル圧縮機の断面図であって、フィンを図示してある。 図１６は、図４のＡ−Ａ線の平面に沿った別の変形例に係るサイドチャネル圧縮機の断面図である。 図１７は、図４のＡ−Ａ線の平面に沿った別の変形例に係るサイドチャネル圧縮機の断面図である。

以下、本発明の好ましい例示的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここで、同一の参照符号は、同一のもしくは類似の、または機能的に同一の構成要素を表す。

図１に示すクランクケース換気装置１０は、内燃エンジン１４のクランクケース１２を換気するために使用される。この例では、ブローバイガス３２は、クランクケース１２から取り出され、オイルミストを取り除かれ、そして内燃エンジン１４の吸気管１６に送られる。クランクケース換気装置は、駆動ユニット２２によって駆動されるサイドチャネル圧縮機２０を有するポンプ装置１８と、慣性ベースオイルミスト分離器２６、例えばインパクタ２８を有するオイルミスト分離装置２４とを備えている。また、クランクケース換気装置１０は、クランクケース１２内の圧力が低くなりすぎることまたは油の取込みを抑止する圧力調整弁３０を備えている。

クランクケース換気装置１０は、クランクケース１２からのブローバイガス３２が、まず圧力調整弁３０に案内され、ポンプ装置１８を流通し、ポンプ装置１８によって駆動され、そして圧縮されたブローバイガス３２が、オイルミスト分離器２６を通って案内されて当該分離器２６内でオイルミストを除去されるように構成されている。オイルミスト分離器２６からは、浄化ブローバイガス３２が内燃エンジン１４の吸気管１６へ送られる。

特に、吸気管１６のフィルタ装置１５の下流側の浄化ブローバイガス３２が吸気管１６に送られる。ほとんどのオイルミストがブローバイガス３２から除去されるため、フィルタ装置１５の下流に設けられた部品、例えば給気装置１９の圧縮機１７が保護される。例えば、図１は、排ガス流れによって駆動される圧縮機１７およびタービン２１を有する給気装置１９、すなわち排ガスターボチャージャを備えた内燃エンジン１４を示している。しかしながら、本発明に係るクランクケース換気装置１０は、異なる態様で給気されるかまたは給気されない内燃エンジン１４において使用されてもよい。

例えば図２および図３に示すように、クランクケース換気装置１０は、マルチパーツ、例えば４パーツに構成されたハウジング３４を備えている。ハウジング３４は、内部にオイルミスト分離器２６が配置されるカバー３６を有する。また、ハウジング３４は、サイドチャネル圧縮機２０の上側部３８と、サイドチャネル圧縮機２０の下側部４０と、内部に駆動ユニット２２が配置される駆動ハウジング部４２とを有する。好ましくは、各ハウジング部品は、重力方向において上から下へ記載した順に互いに接触して設けられている。各ハウジング部品の間には、外部に対してハウジング３４の内部空間をシールするシール２５が設けられている。

これに代えてまたは加えて、必要なシールおよびねじ接続の数を少なくできるように、カバーがサイドチャネル圧縮機２０の上側部３８と一体形成されていてもよい。

例えば図３〜図６に示すように、サイドチャネル圧縮機２０は、上側部３８および下側部４０から形成されたケーシング４４を備えている。ケーシング４４は、輸送チャンバ４６を囲んでいて、それぞれが輸送スペース４６と流体接続された流入口４８および流出口５０を有する。また、サイドチャネル圧縮機２０のケーシング４４内には、シャフト接続部５４および径方向外側ブレード５６を有するインペラ５２が設けられている。インペラ５２の環状部９６は、シャフト接続部５４をブレード５６に接続している。インペラ５２は、ブレード５６が輸送チャンバ４６内に位置するように配置されている。また、インペラは、シャフト５８に回転一体的に保持されており、当該シャフトは回転軸６０回りに回転可能に取り付けられている。したがって、インペラ５２も回転軸６０回りに回転可能である。

輸送チャンバ４６は、少なくとも１つのサイドチャネル６２、例えば上側サイドチャネル６４および下側サイドチャネル６６を有する。サイドチャネル６２は、インペラ５２のブレード５６の領域を延びている。特に、サイドチャネル６２は、ブレード５２に隣り合って延びている。周方向において見ると、サイドチャネル６２は、流入口４８と流出口５０との間を延びている。

ここで、流入口４８と流出口５０とは、互いに９０°未満、特に好ましくは６０°未満の角度を隔てるように配置されている。角度の情報は回転軸６０に関する。したがって、周方向における短い接続の可能性と長い接続の可能性とが存在する。

サイドチャネル６２は、長い経路を介して流入口４８と流出口５０とを接続している。いずれのサイドチャネル６２も、流入口４８と流出口５０との間の短い経路に位置する中間領域６８を延びてはいない。特に、中間領域６８においては、ブレードから最も近い壁部までの軸方向距離が非常に小さく、そのため当該領域では流体の流れが全くあるいはほとんど生じない。

作動中、インペラ５２は、ポンプ駆動の対象の媒体、例えばブローバイガス３２がブレードによって流入口４８から長い経路を介して流出口５０へ輸送されるように、回転軸６０回りに回転する。インペラ５２の回転を通して、ブローバイガス３２は遠心力を受けて径方向外側に向けて圧縮される。インペラ５２のブレードは外側へ向かって開放されているので、ブローバイガス３２はブレード５６間の中間スペースからサイドチャネル６２へと流れ得る。サイドチャネル６２内では、ブローバイガス３２が、周方向において減速され、そして圧力損失を伴わずに径方向外側へ流れ得る。ブローバイガス３２は、インペラ５２のブレード５６間の領域に向かって再び径方向内側へ流れ、再び圧縮され得るように周方向において再び移動する。このようなサイクルの結果として、流出口５０と流入口４８との間で圧力差が生じ得る。

サイドチャネル圧縮機２０におけるブローバイガス３２の圧縮はシール面が互いに摺動することなく行われるので、サイドチャネル圧縮機２０における摩擦は極めて小さく、そのため、効率は非常に高く、耐用年数は非常に長く、またサイドチャネル圧縮機２０によるブローバイガス３２の粒子負荷（Partikelbelastung）は非常に小さい。したがって、サイドチャネル圧縮機２０は、クランクケース換気装置においてブローバイガスを駆動するのに特に適している。

量産のためには、クランクケース換気装置１０、特にハウジング３４の大部分がプラスチックまたは繊維強化プラスチックで作られていることが望ましい。しかしながら、プラスチックまたは繊維強化プラスチックでは、必要とされる公差、特にインペラ５２とハウジング４４の壁部との間の距離が小さい中間領域６８における公差を十分に維持することができない。また、プラスチックまたは繊維強化プラスチックでは、必要とされる安定性を維持することができない。

このため、例えば図７〜図１０に示すような少なくとも１つのインサート部品７０が設けられてもよい。インサート部品７０は、サイドチャネル圧縮機２０のケーシング４４およびクランクケース換気装置１０のハウジング３４とは異なる材料から作られていてもよい。したがって、より高い安定性を有しかつより小さい製造誤差を可能とする高品質材料が選択されてもよい。また、必要とされる高品質材料の量が低減される。なぜなら、サイドチャネル圧縮機２０のハウジング４４全体を当該高品質材料から作る必要がないためである。

例えば、インサート部品７０は、クランクケース換気装置１０のためのプラスチック−金属のハイブリッド設計が得られるように、金属で作られている。インサート部品７０は、例えば、打ち抜き工程および／または曲げ工程および／または深絞り工程および／または旋削工程により作られてもよい。

したがって、少なくとも１つのインサート部品７０は、特に中間領域６８において、輸送スペース４６の壁部７２を形成する。そのため、インサート部品７０は環状に構成されるが、中間領域６８のために回転対称ではない。

好ましくは、サイドチャネル圧縮機２０は、２つのインサート部品７０、すなわち第１インサート部品７３および第２インサート部品７４を備えている。第１インサート部品７３は、例えば、サイドチャネル圧縮機２０のケーシング４４の上側部３８に挿入される。第１インサート部品７３は、特に、中間領域６８において輸送チャンバ４６の上側壁部を形成する。

第２インサート部品７４は、例えば、サイドチャネル圧縮機２０のケーシング４４の下側部４０に挿入される。径方向外側の領域において、第２インサート部品７４は、下側サイドチャネル６６および中間領域６８を形成する。径方向内側の領域において、第２インサート部品７４は、軸受装置７８が接触配置される径方向支持面７６を形成する。

軸受装置７８は、好ましくは、インペラ５２のシャフト５８を支持している。結果として、第２インサート部品７４の高い精度のためにインペラ５２の位置調整が正確になり、そのため中間領域６８の壁部に対するインペラ５２の位置決めにおける誤差がさらに低減され得る。

サイドチャネル圧縮機２０の効率をさらに向上させるために、少なくとも１つのフィン８０、好ましくは少なくとも２つのフィン８０が設けられる。当該フィン８０は、サイドチャネル６２に配置されていて、少なくとも一部が周方向と交差する方向に延びている。結果として、フィン８０は、周方向においてポンプ駆動されるブローバイガス３２の移動を減速させ、そのためサイドチャネル６２内でのブローバイガス３２の循環が促進され、それによりサイドチャネル６２における圧力上昇が改善される。フィン８０は、一定の負荷範囲において効率を向上させる。

フィン８０の様々な形状および配置が実現可能である。図１４ａに例示する変形例では、サイドチャネルは、フィン８０に対して実質的に垂直に延びる８つのフィン８０を有する。それに代えて、フィンは、図１４ｂに例示するように、周方向に対して斜めに延びていてもよい。

また、フィン８０が、まっすぐではなく曲がって延びていてもよい。例えば、フィンは、図１４ｃに例示するように、Ｓ字状に延びていてもよい。また、フィン８０は屈曲部を有していてもよい。代わりにまたは加えて、このために、フィン８０は、図１４ｅおよび図１４ｆに例示するように、ギャップを有していてもよい。

動作点への効率の依存性が、様々な形状のフィン８０によって改善され得る。すなわち、効率が各動作点により弱く依存し、したがってより広い範囲にわたって高い効率が実現され得る。

また、上側サイドチャネル６４に設けられているフィン８１の数は、下側サイドチャネル６６に設けられているフィン８３の数よりも多くまたは少なくてもよい。

最後に、上側サイドチャネル６４のフィン８１と下側サイドチャネル６６のフィン８３とは、周方向において角度オフセットを有して配置されていてもよい。また、図１５に例示するように、上側サイドチャネル６４のフィン８１は、下側サイドチャネル６６のフィン８３と形状が異なってもよいし、または当該フィン８３よりも大きくもしくは小さくてもよい。

フィン８０により、インペラ５２に向かって開口するチャンバ８２がサイドチャネル６２内に形成される。チャンバ８２内では、ブローバイガス３２の流れの渦が特に効率的に形成され得る。

フィン８０は、例えば、少なくとも１つのインサート部品７０によって形成されてもよい。したがって、インサート部品７０は、フィン８０が形成されるためにインサート部品内でタブが上方に曲げられるように打ち抜き加工されてもよい。また、フィン８０は、ケーシング４４の一部、特に上側部３８または下側部４０によって形成されてもよい。例えば、それに応じて射出成形が適用されてもよい。

また、フィン８０がプラスチックで形成されるプラスチック面がインサート部品７０，７３，７４上に射出成形されてもよい。

その動作モードに基づいて、サイドチャネル圧縮機２０は、慣性原理にしたがってオイルミスト分離器２６として機能する。このため、ブローバイガス３２からの油は、サイドチャネル圧縮機２０の輸送チャンバ４６に集まる。このため、少なくとも１つの油抜き８４が設けられており、当該油抜き８４を通って油が輸送チャンバ４６から、サイドチャネル圧縮機２０から排出され、そして特に分離された油を油サイクルに戻すための油戻し部８５に送られる。例えば、油抜き８４は、油を駆動ハウジング部４２内へ案内し、油戻し部８５からの油は当該駆動ハウジング部４２から油サイクルに戻される。

好ましくは、下側サイドチャネル６６が油抜き８４を有する。なぜなら、重力により、サイドチャネル圧縮機２０で分離された油は下側サイドチャネル６６に流れると考えられるためである。特に好ましくは、下側サイドチャネル６６は、分離された油が各チャンバ８２から排出され得るように、各チャンバ８２に油抜き８４を有する。特に、油抜き８４は、重力方向において各チャンバの最も低い位置に設けられており、そのためサイドチャネル圧縮機２０には油が全くまたはごく少量しか残らない。

サイドチャネル圧縮機２０のこのような構成のために、当該サイドチャネル圧縮機２０をオイルミスト分離における第１段階として使用することができ、そのためクランクケース換気装置１０は２段階のオイルミスト分離を提供する。特に、少なくとも１つの油抜き８４のために、ポンプ装置１８およびしたがってサイドチャネル圧縮機２０を、クランクケース１２とオイルミスト分離器２６との間に配置することが初めて可能となる。これにより、大気圧よりも高い圧力がポンプ装置１８によって生成され得、当該高い圧力はブローバイガス３２から油を分離するために慣性ベースオイルミスト分離器２６で使用され得る。負圧の生成と比較して、正圧の生成は有利である。なぜなら、これによりオイルミスト分離器２６においてより大きな圧力差を作り出すことができるためである。

また、図５〜図１０に例示するように、軸受装置７８は、インペラ５２と駆動ユニット２２との間に配置されており、そのためクランクケース換気装置１０の特にコンパクトな設計が得られる。軸受装置７８は、特に、例えば油抜き８４またはオイルミスト分離器２６の油戻し部から供給を受ける油供給部８６を有する。また、軸受装置７８は、当該軸受装置７８において油が循環し得るように、油抜き８８を有する。

軸受装置７８は、特に、アキシャルおよびラジアル軸受として設計されており、そのため単一の軸受装置７８で十分である。それに代えて、図６に例示するように、軸受装置は、アキシャル軸受と別個のラジアル軸受とを有していてもよいが、両方ともインペラ５２と駆動ユニット２２との間に配置されている。

軸受装置７８は、インペラ５２および例えば駆動ユニット２２を回転一体的に保持するシャフト５８を支持しており、そのためオイルミスト分離装置２４は単一の軸受装置７８で十分である。

特に、軸受装置７８は、玉軸受、滑り軸受、ころ軸受、または針状ころ軸受を有していてもよい。

図５に例示するように、サイドチャネル圧縮機２０の輸送チャンバを当該サイドチャネル圧縮機２０の内側領域からシールするシール装置９０が設けられており、そのため内側領域９２において不必要なガス流れが生じない。シール装置９０は、当該シール装置９０がわずかな摩擦しか生じさせないように、ラビリンスシールとして形成されているのが好ましい。

別の変形例では、図１６または図１７に例示するように、サイドチャネル圧縮機２０は、ケーシング４４の壁部９３に凹部９４を有する。特に、凹部９４は、内側領域９２に設けられている。この例では、凹部９４は、シャフト接続部５４とブレード５６との間を延びるインペラ５２の環状部９６に対向して位置している。凹部９４により、インペラ５２とケーシング４４の壁部９３との間の軸方向距離９５が大きくなり、せん断流れによって生じる摩擦力が低減され得、したがって摩擦損失が低減され得る。

凹部９４は、図１７に例示するように、インペラ５２の環状部９６に対して斜めに延びる壁部９３によって形成されていてもよい。この場合、壁部９３に集まる油は軸受装置７８へ案内され、それにより当該軸受装置が潤滑され得る。

また、凹部９４は、図１６に例示するように、曲がって延びてくぼみを形成するか、またはステップ状に延びる壁部９３によって形成されていてもよい。

オイルミスト分離装置２４の慣性ベースオイルミスト分離器２６は、インパクタ２８として構成されていて、他の液体を分離することもできる。インパクタ２８では、浄化の対象のガス流れ、例えばブローバイガス３２が、バッフル板に対向して設けられた少なくとも１つのノズルを通って案内され、そのためガス流れはノズルの直後に向きを変えられる。ノズルによってガス流れの速度は大きくなり、そのため液滴（以下、油滴とも言う）はバッフル板による向きの変更に追従できず、バッフル板に衝突して当該バッフル板に滞留し、よってガス流れから分離される。

また、インパクタ２８は、ばね荷重によって閉じられたポペット弁を有しており、ここで当該ポペット弁は、弁入口と弁出口との間の圧力差が大きくなった場合に開く。この場合、ポペット弁は、ノズルとしても機能する環状流れギャップを形成し、インパクタ２８を流れるガス流れ、例えばブローバイガス３２を加速させる。環状流れギャップは、筒状のバッフル板によって囲まれており、当該バッフル板は、環状流れギャップを通って流れるガス流れの向きを変え、よってガス流れからの油滴の分離を可能とする。ポペット弁は上昇する圧力差によって開くため、インパクタの流路断面積が増大し、よってオイルミスト分離装置２４の流路断面積が拡大する。流路断面積は、全てのノズルの断面積と環状流れギャップの流路面積とから構成される。

オイルミスト分離装置２４は、カバー３６を駆動ハウジング部４２に流体接続する油抜き９７を有する。オイルミスト分離器２６、ここではインパクタ２８によって分離された油は、油抜き９７に送られる。油抜き９７を通って、油は、駆動ハウジング部４２内へ排出され得、そしてそこから油戻し部８５を介して油サイクルに戻る。

駆動ユニット２２は、例えば、シャフト５８に回転一体的に保持されたタービン羽根車９８を有する。よって、タービン羽根車９８は、サイドチャネル圧縮機２０のインペラ５２を駆動し得る。また、タービン羽根車９８は、シャフト５８を支持する軸受装置７８によって支持されており、そのためコンパクト設計が実現される。

例えば、タービン羽根車９８は、ノズル１００を介してタービン羽根車９８へ案内された油によって駆動される。内燃エンジン１４には、通常、油圧系統が予め設けられており、そのため駆動ユニット２２を低コストに実装することができる。特に、タービン羽根車はペルトンタービン羽根車として形成されていてもよい。

タービン羽根車９８を駆動する油は駆動ハウジング部４２に集まるため、当該油は油戻し部８５を介して油サイクルに戻され得る。結果として、オイルミスト分離装置２４によって駆動ハウジング部４２に案内された油と、サイドチャネル圧縮機２０から駆動ハウジング部４２に案内された油とは、タービン羽根車９８を駆動するのに使用された油と共に、油戻し部８５を通って油サイクルに戻され得る。そのため、油ラインを省くことができ、よって低コストかつコンパクトな設計が得られる。

Claims (18)

1. サイドチャネル圧縮機（２０）を備え、クランクケース換気装置（１０）においてブローバイガス（３２）を駆動するためのポンプ装置であって、
   上記サイドチャネル圧縮機（２０）は、
   輸送チャンバ（４６）、流入口（４８）、および流出口（５０）を有するケーシング（４４）と、
   上記輸送チャンバ（４６）内に位置するブレード（５６）を径方向外側に有して上記ケーシング（４４）内に回転可能に取り付けられたインペラ（５２）と、
   回転軸（６０）回りに回転可能に取り付けられて上記インペラ（５２）が固定されるシャフト（５８）とを有し、
   上記輸送チャンバ（４６）は、上記ブレード（５６）の領域を延びて上記流入口（４８）と上記流出口（５０）とを周方向において互いに接続する少なくとも１つのサイドチャネル（６２，６４，６６）を有し、
   周方向における上記流出口（５０）と上記流入口（４８）との間に、上記ブレード（５６）から最も近くの壁部までの軸方向距離が非常に小さく、そのため流体流れが全くまたはほとんど生じない中間領域（６８）が形成されている
   ことを特徴とするポンプ装置。
2. 請求項１において、
   上記ポンプ装置（１８）は、少なくとも１つの油抜き（８４）であって、該油抜き（８４）を通って上記輸送チャンバ（４６）から油が排出され得る油抜き（８４）を備えている
   ことを特徴とするポンプ装置。
3. 請求項２において、
   上記少なくとも１つの油抜き（８４）は、重力方向において、上記輸送チャンバ（４６）の最下点に設けられている
   ことを特徴とするポンプ装置。
4. 請求項２または３において、
   上記油抜き（８４）は、上記サイドチャネル圧縮機（２０）において分離された油を、油サイクルに油を戻すための油戻し部（８５）へ案内するように構成されている
   ことを特徴とするポンプ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   上記ポンプ装置（１８）は、上記サイドチャネル（６２，６４，６６）に、上記インペラ（５２）に向かって開口する少なくとも２つのチャンバ（８２）を互いに隔てる少なくとも１つのフィン（８０）を備えている
   ことを特徴とするポンプ装置。
6. 請求項５において、
   上記ポンプ装置（１８）は、少なくとも１つの上記サイドチャネル（６２，６４，６６）において、各上記チャンバ（８２）に対して、各該チャンバ（８２）から油を排出するための油抜き（８４）を備えている
   ことを特徴とするポンプ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   上記ケーシング（４４）は、上記輸送チャンバ（４６）に挿入されるインサート部品（７０，７３，７４）を有する
   ことを特徴とするポンプ装置。
8. 請求項７において、
   上記ケーシング（４４）と少なくとも１つの上記インサート部品（７０，７３，７４）とは、互いに異なる材料で作られている
   ことを特徴とするポンプ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、
   上記ポンプ装置（１８）は、２つの対向するサイドチャネル（６２，６４，６６）を備え、
   各上記サイドチャネル（６２，６４，６６）に、少なくとも一部が周方向に対して斜めに延びる少なくとも１つのフィン（８０）が設けられ、
   および／または、
   上記２つのサイドチャネル（６２，６４，６６）の各々に、上記インペラ（５２）に向かって開口する少なくとも２つのチャンバ（８２）が設けられている
   ことを特徴とするポンプ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項において、
    上記ポンプ装置（１８）は、上記シャフト（５８）に連結された駆動ユニット（２２）を備えている
    ことを特徴とするポンプ装置。
11. 請求項１０において、
    上記駆動ユニット（２２）は、上記シャフト（５８）に回転一体的に保持されたタービン羽根車（９８）、特にペルトンタービン羽根車を有する
    ことを特徴とするポンプ装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のポンプ装置（１８）と、慣性ベースオイルミスト分離器（２６）とを備えたクランクケース換気装置。
13. 請求項１２において、
    上記慣性ベースオイルミスト分離器（２６）は、上記ポンプ装置（１８）の下流に設けられている
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。
14. 請求項１２または１３において、
    上記慣性ベースオイルミスト分離器（２６）は、インパクタ（２８）である
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。
15. 請求項１３または１４において、
    上記慣性ベースオイルミスト分離器（２６）は、該オイルミスト分離器において分離された油を油戻し部（８５）に案内するための油抜き（９７）を有する
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。
16. 請求項１５において、
    上記油抜き（９７）は、上記クランクケース換気装置（１０）の駆動ハウジング部（４２）に油を案内するように構成されている
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。
17. 請求項１６において、
    上記油戻し部（８５）は、上記駆動ハウジング部（４２）から油サイクルに油を戻すように構成されている
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。
18. 請求項１５または１６において、
    上記サイドチャネル圧縮機（２０）の上記油抜き（８４）は、上記駆動ハウジング部（４２）に油を案内するように構成されている
    ことを特徴とするクランクケース換気装置。