Turbolader für eine Brennkraftmaschine

Abstract

 Ein Kompressor für einen Verbrennungsmotor ist mit einem auf einer Laufradwelle (15) angeordneten Verdichterrad (22) versehen. Diese Laufradwelle (15) ihrerseits ist über ein Getriebe (10) mit einer von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über eine Kupplung (5) antreibbaren Antriebswelle (6) verbunden. Das Getriebe (10) bildet ein geschlossenes und mit eigener Ölschmierung versorgtes System, das wenigstens zwei der Antriebswelle (6) einerseits und der Laufradwelle (15) anderseits zugeordnete, miteinander in Eingriff stehende Stirnräder (11, 12) aufweist. Die Kupplung (5) ist als eine Magnetkupplung und die Stirnräder (11, 12) sind vorzugsweise als Schrägzahnräder ausgebildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kompressor für einen Verbrennungsmotor gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Kompressoren zur Versorgung von Verbrennungsmotoren mit komprimierter Luft zwecks Leistungssteigerung des Motors sind bekannt. Sie umfassen jeweils ein auf einer Laufradwelle angeordnetes Verdichterrad, wobei die Laufradwelle über ein Getriebe mit einer Antriebswelle verbunden ist. Die Ölversorgung des Getriebes findet über den Verbrennungsmotor statt. Die Antriebswelle ist von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über eine Fliehkraft-Kupplung antreibbar, die bei bestimmten Drehzahlen einzahlen einschaltet. Diese Fliehkraft-Kupplung verursacht hohe Reibungsverluste, die ab gewissen Drehzahlen immer vorhanden sind und zusammen mit den Leistungsverlusten im Getriebe die erzielbare Leistungssteigerung des Motors vermindern.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Leistungsverluste wesentlich reduziert werden können.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Kompressor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0005] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Kompressors bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0006] Dadurch, dass das Getriebe ein geschlossenes und mit eigener Ölschmierung versorgtes System bildet, das zwei der Antriebswelle einerseits und der Laufradwelle anderseits zugeordnete, miteinander in Eingriff stehende Stirnräder aufweist, können die Leistungsverluste im Getriebe minimal gehalten werden, was sich positiv auf die erzielbare Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors auswirkt. Dadurch, dass die Kupplung als eine Magnetkupplung ausgebildet ist, kann diese Leistungssteigerung noch zusätzlich erhöht werden, da die bei herkömmlichen Fliehkraft-Kupplungen entstehenden Reibungsverluste entfallen. Zudem kann die Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors nicht nur bei hohen Drehzahlen, sondern praktisch bei jeder Drehzahl bewirkt werden. Der erfindungsgemässe Kompressor kann nicht nur beim schnellen Fahren, sondern auch bei tieferen Drehzahlen, z.B. bei höheren Lasten, wie sie beispielsweise beim Bergauffahren eines Lastwagens oder beim Schiffmanövrieren entstehen, eingeschaltet werden. Andererseits ist es aber auch möglich, den Kompressor beim Nichtgebrauch, d.h. bei nicht notwendiger Leistungssteigerung, auch bei grossen Drehzahlen auszuschalten, um unnötige Verluste und Lärm zu vermeiden.

[0007] Der erfindungsgemässe Kompressor stellt mit dem ein geschlossenes System bildenden und in eigenem Ölbad laufenden Getriebe eine autonome Einheit dar, die als eine Zusatzeinrichtung praktisch an jedem Verbrennungsmotor montierbar ist und sich nicht unbedingt unterhalb desselben befinden muss, um an seinem Ölkreislauf teilzunehmen.

[0008] Bei einer besonders bevorzugten Ausbildung der Stirnräder als Schrägzahn-Stirnräder wird eine hohe Laufruhe des Kompressors erreicht.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kompressors in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2

den Kompressor nach Fig. 1 in Seitenansicht;

Fig. 3

den Kompressor nach Fig. 1 oder 2 im Längsschnitt.

[0010] In Fig. 1 bis 3 wird ein Kompressor 1 für einen aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Verbrennungsmotor gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Automobil-, Motorrad-, Sportflugzeug- oder Bootsmotor handeln kann. Der Kompressor 1 umfasst ein Verdichtergehäuse 2, ein Getriebegehäuse 3 mit einem Getriebegehäuse-Deckel 4 sowie eine Kupplung 5.

[0011] Der Getriebegehäuse-Deckel 4 bildet einen Träger für eine aus Fig. 3 ersichtliche Antriebswelle 6, die über die Kupplung 5 von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors antreibbar ist. Die Antriebswelle 6 ist über ein Kugellager 7 einerseits und ein Nagellager 8 anderseits im Getriebegehäuse-Deckel 4 drehbar gelagert. Mit einem Ende 6a ragt die Antriebswelle 6 in das Getriebegehäuse 3 hinein, in welchem ein zwei Zahnräder 11, 12 umfassendes Getriebe 10 untergebracht ist, wobei eines dieser Zahnräder (das Zahnrad 11) an dem vorstehend erwähnten Ende 6a der Antriebswelle 6 drehfest angeordnet ist und mit dem auf einer Laufradwelle 15 drehfest angeordneten anderen Zahnrad 12 im Eingriff steht. Die Laufradwelle 15 ist in einem Gehäuseteil 17 mittels Kugellager 18, 19 drehbar gelagert.

[0012] Am Getriebegehäuse 3 ist das Verdichtergehäuse 2 mit einem stirnseitigen Gehäuseflansch 20 angebracht. Auf einem in das Verdichtergehäuse 2 hineinragenden Teil 15a der Laufradwelle 15 sitzt ein mit einem Innenteil 21 des Verdichtergehäuses 2 in einer an sich bekannten Weise zusammenwirkendes Verdichterrad 22. Das Verdichterrad 22 ist axial zwischen einer auf das Ende der Laufradwelle 15 bzw. ihres Teiles 15a aufgeschraubten Mutter 23 und einem Distanzring 24 abgestützt, wobei sich der Distanzring 24 andererseits auf einem am Kugellager 18 anliegenden Druckring 25 abstützt. Der Distanzring 24 ragt durch ein im Gehäuseflansch 20 eingesetztes und mittels eines Andruckringes 29 gehaltenes Dichtungsgehäuse 27 sowie durch ein im Dichtungsgehäuse 27 gehaltenes, zur Laufradwelle 15 koaxiales Dichtungsring 28 hindurch.

[0013] Das Verdichtergehäuse 2 bildet einen im wesentlichen spiralförmigen Kanal 30 mit einem zentralen Einlass 31 (Fig. 3) für die Luft und einem tangentialen Auslass 32 (Fig. 1) für die komprimierte Luft, die zum Verbrennungsmotor weitergeleitet wird.

[0014] Die bereits erwähnte Kupplung 5, über welche die Antriebswelle 6 und von dieser über das Getriebe 10 auch die Laufradwelle 15 mit dem Verdichterrad 22 von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden kann, weist ein auf einem nabenförmigen Teil 4a des Getriebegehäuse-Deckels 4 über ein doppelreihiges Kugellager 36 drehbar gelagertes Antriebsrad 35 auf, das beispielsweise über ein Zahnriemen mit der Kurbelwelle wirkverbunden ist. In einer ringförmigen, axial gerichteten Ausnehmung 37 des Antriebsrades 35 ist eine Magnetspule 38 angeordnet, über welche eine auf der Antriebswelle 6 drehfest angeordnete, jedoch in der Axialrichtung verstellbare Kupplungsscheibe 39 betätigbar ist, die stirnseitig mit dem Antriebsrad 35 koppelbar ist. Das elektromagnetisch über die Magnetspule 38 erfolgende Einkuppeln und Entkuppeln wird mit Vorteil in Zusammenwirkung mit dem Gaspedal des mit dem Verbrennungsmotor versehenen Fahrzeuges elektronisch gesteuert. Die Magnetkupplung 5 kann aber auch unabhängig vom Gaspedal manuell betätigbar sein.

[0015] Durch den Antrieb (vorzugsweise Riemenantrieb) des Antriebsrades 35 können die Drehzahlen der Kurbelwelle z.B. in einer Übersetzung von 1:1,5 auf die Antriebswelle 6 übertragen werden. Diese Drehzahlen werden dann über das eine hohe Übersetzung von ca. 1:10 aufweisende Getriebe 10 auf die mit dem Verdichterrad 22 versehene Laufradwelle 15 übertragen, die bis über 100 000 U/min erreichen kann. Die das Getriebe 10 bildenden Zahnräder 11, 12 sind vorzugsweise als Schrägzahn-Stirnräder (Schrägzahnräder) ausgebildet, die sich von den Stirnrädern mit geraden Zähnen durch allmählichen Zahneingriff über die Zahnbreite und dadurch bedingten weichen Eingriff sowie ruhigen Lauf unterscheiden. Die Zähnezahl der Zahnräder 11/12 kann z.B. 128/13 betragen, wodurch ein Übersetzungsverhältnis von 9,85 gewährleistet ist. Der Schrägungswinkel kann 13° betragen.

[0016] Das Getriebe 10 bildet erfindungsgemäss ein geschlossenes, mit Öl gefülltes und abgedichtetes System, welches ermöglicht, dass Leistungsverluste im Getriebe minimal gehalten werden können, wodurch eine höhere Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors erreicht wird. Aus Fig. 3 sind Dichtungsringe (sogenannte O-Ringe) zwischen dem Gehäuseflansch 20 und dem Getriebegehäuse 3, dem Gehäuseflansch 20 und dem eingesetzten Dichtungsgehäuse 27, welches das Dichtungsring 28 enthält, sowie zwischen dem Gehäuseflansch 20 und dem Verdichtergehäuse 2 ersichtlich, jedoch nicht mit besonderen Bezugszeichen bezeichnet. Der die Stirnräder 11, 12 aufnehmende Innenraum des Getriebegehäuses 3 ist auch bezüglich des Getriebegehäuse-Deckels 4 und der in diesem gelagerten Antriebswelle 6 abgedichtet. Das Öl wird von oben eingefüllt und kann über eine oder mehrere im unteren Bereich des Getriebegehäuses 3 angeordnete und mit Ablassschrauben 40 verschliessbare Gehäuseöffnungen 41 herausgelassen werden. Das vom Ölbad durch das Getriebe 10 nach oben hinaufgetragene Öl fliesst über Kanäle 42 nach unten in das Ölbad zurück. Der Kompressor 1 stellt mit diesem ein geschlossenes System bildenden und in eigenem Ölbad laufenden Getriebe 10 eine autonome Einheit dar, die als eine Zusatzeinrichtung praktisch an jedem Verbrennungsmotor montierbar ist und sich nicht unbedingt oberhalb desselben befinden muss, um an seinem Ölkreislauf teilzunehmen.

[0017] Durch die Verwendung der Magnetkupplung 5 wird im Gegensatz zu herkömlichen Kompressoren die Möglichkeit geschaffen, die Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors nicht nur bei hohen Drehzahlen, sondern praktisch bei jeder Drehzahl zu bewirken. Der erfindungsgemässe Kompressor 1 ist bei jeder Drehzahl ein- und ausschaltbar. Dies erlaubt sein Einschalten nicht nur beim schnellen Fahren, sondern auch bei tieferen Drehzahlen, z.B. bei höheren Lasten, wie sie beispielsweise beim Bergauffahren eines Lastwagens oder beim Schiffmanövrieren entstehen. Andererseits ist es aber auch möglich, den Kompressor 1 beim Nichtgebrauch, d.h. bei nicht notwendiger Leistungssteigerung, auch bei grossen Drehzahlen auszuschalten, um unnötige Verluste und Lärm zu vermeiden (dazu kann z.B. die Magnetkupplung 5 unabhängig vom Gaspedal manuell betätigt bzw. entkuppelt werden).

[0018] Dadurch, dass bei Verwendung der Magnetkupplung 5 die Reibungsverluste, wie sie bei den herkömmlichen Fliehkraft-Kupplungen entstehen, wegfallen, wird die erreichbare Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors noch zusätzlich gesteigert. So kann die über den Kompressor 1 dank den minimalen Leistungsverlusten im Getriebe erzielbare Motorleistungsteigerung je nach Anwendung und den Motorenvoraussetzungen entsprechend erhöht werden.

Ansprüche

1. Kompressor für einen Verbrennungsmotor, mit einem auf einer Laufradwelle (15) angeordneten Verdichterrad (22), wobei die Laufradwelle (15) über ein Getriebe (10) mit einer von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors über eine Kupplung (5) antreibbaren Antriebswelle (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (10) ein geschlossenes und mit eigener Ölschmierung versorgtes System bildet, das wenigstens zwei der Antriebswelle (6) einerseits und der Laufradwelle (15) anderseits zugeordnete, miteinander in Eingriff stehende Stirnräder (11, 12) aufweist, und dass die Kupplung (5) als eine Magnetkupplung ausgebildet ist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (11, 12) als Schrägzahnräder ausgebildet sind.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (11, 12) in einem Getriebegehäuse (3) untergebracht sind, wobei die Antriebswelle (6) in einem am Getriebegehäuse (3) stirnseitig befestigbaren Getriebegehäuse-Deckel (4) drehbar gelagert ist und mit einem das eine Stirnrad (11) tragenden Endteil (6a) in das Getriebegehäuse (3) hineinragt, wobei am anderen Ende der Antriebswelle (6) eine axial verstellbare Kupplungsscheibe (39) drehfest angeordnet ist, die mit einem auf einem nabenförmigen Teil 4a des Getriebegehäuse-Deckels (4) drehbar gelagerten und mit der Kurbelwelle antriebsverbundenen Antriebsrad (35) stirnseitig koppelbar ist.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (35) eine axial gerichtete ringförmige Ausnehmung (37) aufweist, in welcher eine Magnetspule (38) angeordnet ist, über welche die Kupplungsscheibe (39) betätigbar ist.

5. Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (35) mittels eines Längsrippenriemens mit der Kurbelwelle antriebsverbunden ist.

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradwelle (15) in einem Teil (17) des Getriebegehäuses (3) drehbar gelagert ist und aus diesem durch einen Gehäuseflansch (20) hindurch mit einem das Verdichterrad (22) tragenden Teil (15a) in ein Verdichtergehäuse (2) hineinragt. tungsring (28) versehenes Dichtungsgehäuse (27) eingesetzt ist, über welches der die Stirnräder (11, 12) aufnehmende Innenraum des Getriebegehäuses (3) vom Verdichtergehäuse (2) dichtend getrennt ist, wobei auch der Gehäuseflansch (20) sowohl mit dem Verdichtergehäuse (2) als auch mit dem Getriebegehäuse (3) dichtend verbunden ist.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Stirnräder (11, 12) aufnehmende Innenraum des Getriebegehäuses (3) bezüglich des Getriebegehäuse-Deckels (4) und der in diesem gelagerten Antriebswelle (6) abgedichtet ist.

9. Kompressor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die Stirnräder (11, 12) aufnehmende Innenraum des Getriebegehäuses (3) von oben mit Öl füllbar und über mindestens eine im unteren Bereich angeordnete und mit einer Ablassschraube (40) verschliessbare Gehäuseöffnung (41) entleerbar ist.

10. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkupplung (5) in Zusammenwirkung mit dem Gaspedal eines mit dem Verbrennungsmotor versehenen Fahrzeuges elektronisch steuerbar und/oder manuell betätigbar ist.

Zeichnung