DE102007032702A1

DE102007032702A1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102007032702A1
Application number: DE200710032702
Authority: DE
Inventors: Marko Künstner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Gehäuse (1), in dem eine Welle mittels mehrerer Lager (1) gelagert ist, die mittels einer jeweiligen Versorgungsleitung (5) mit einer Schmiermittelzulaufleitung (3) verbunden sind. Um einen mit geringem Aufwand zu realisierenden und einen geringen Platzbedarf erfordernden Filter (6) zu schaffen, liegt dieser gegen einen den jeweiligen Schmiermitteldurchlass (7) für die Versorgungsleitungen (5) einschließenden Bereich einer Innenwandfläche (8) der Schmiermittelzulaufleitung (3) an.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Gehäuse und mit einer ein Verdichterrad und eine Turbine tragenden Welle, welche in dem Gehäuse mittels mehrerer Lager gelagert ist, die mittels einer jeweiligen Versorgungsleitung mit einer mit einem Filter verbundenen Schmiermittelzulaufleitung verbunden sind.
Ein solcher Abgasturbolader wird in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählt somit zum Stand der Technik. Dabei werden durch den Filter die bei der derzeitigen Fertigungspraxis nicht zuverlässig auszuschließenden Rückstände, insbesondere Späne oder sonstige Partikel, bedingt durch die spanende Bearbeitung der schmiermittelführenden Elemente des Antriebs aufgefangen. Solche Fremdkörper können anderenfalls im Betrieb zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Abgasturboladers führen.
Es ist auch bereits bekannt, den Schmierölkreislauf eines Turboladers mit dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine zu versorgen. Der relativ große Schmierölstrom einer Brennkraftmaschine wird nur grob, etwa mit einer Maschenweite von 50 μm, gefiltert. Dies hat sich jedoch für die Lagerung eines Turboladers mit hohem Wirkungsgrad als nicht ausreichend erwiesen, weil dieser aufgrund der relativ hohen Drehzahlen und der engen Schmierspalte ein Schmieröl feinerer Konsistenz erfordert.
Die EP 06 75 266 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmieren der Lager eines Turboladers. Der grob gereinigte Ölstrom für den Turbolader wird zunächst durch einen von zumindest zwei wechselweise zugeschalteten Feinfiltern geführt und dabei auf die vom Turbolader benötigte Konsistenz gefiltert. Ein Teil des fein gefilterten Ölstroms wird als Schmieröl in die Lager des Turboladers und der andere Teil als Spülöl in Gegenstromrichtung durch den zweiten Feinfilter geleitet.
Die DE 40 21 325 C1 bezieht sich auf eine Lagerung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, wobei die in einem Lagerträger angeordneten Wälzlager aus einem Hauptschmierölkanal mit Drucköl versorgt werden. Die Wälzlager von Abgasturboladern sind besonders empfindlich gegenüber Vibration. Konzentrisch zu den Wälzlagern ist daher ein Zwischenraum zum Lagerträger ausgebildet, der einen mit Drucköl gespeisten Ölfilmdämpfungsspalt darstellt, der als Ölfilmdämpfer im Betrieb die einwirkenden Vibrationen und Erschütterungen reduziert. Eine aus einer Pumpe, einem Druckregler und einem Filter bestehende Fördereinrichtung versorgt den Hauptschmierölkanal mit dem erforderlichen Schmieröl.
Als nachteilig erweist sich bei diesem Stand der Technik der vergleichsweise hohe Platzbedarf für die Unterbringung des Filters sowie des Filtergehäuses.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen für einen Abgasturbolader bestimmten, mit einem mit geringem Aufwand zu realisierenden und einen geringen Platzbedarf erfordernden Filter zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Abgasturbolader gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Abgasturbolader vorgesehen, bei welchem der Filter gegen eine Wandfläche der Schmiermittelzulaufleitung anliegt. Hierdurch wird eine einfach zu realisierende Ausführung des Filters geschaffen, welcher ohne ein Filtergehäuse als separates Bauteil auskommt. Vielmehr ist der Filter lediglich durch einen ringförmigen Siebkörper gebildet, welcher sich mühelos in die Schmiermittelzulaufleitung einsetzen lässt und daher keinerlei zusätzlichen Bauraum erfordert. Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, dass der Filter in der Praxis nicht vornehmlich eine schnelle Austauschbarkeit erfordert, sondern im Wesentlichen lediglich die während eines ersten Betriebszeitraumes freigesetzten Partikel auffängt. Diese könnten während der gesamten Lebensdauer des Abgasturboladers in dem Filter bleiben, ohne dass es zu nachteiligen Auswirkungen auf die Funktion des Abgasturbolader kommt, weil die in den nachfolgenden Betriebszeiträumen aufgefangenen Partikel einen äußerst geringen Anteil ausmachen. Da eine schnelle Zugänglichkeit des Filters somit nicht erforderlich ist, wird so erfindungsgemäß ein einfach zu realisierender und mit geringem Aufwand herzustellender Filter geschaffen, welcher gegen eine vorhandene Wandfläche, insbesondere Innenwandfläche einer Schmiermittelzuführleitung des Abgasturboladers anliegt.
Der Filter könnte derart ausgeführt sein, dass dieser einen freien Querschnitt der Schmiermittelzulaufleitung ausfüllt, um so von dem Schmiermittel, insbesondere einem Schmieröl, mitgeführte Partikel sicher aufzufangen. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausführungsform, bei welcher der Filter mehrere Durchbrechungen für den Schmiermitteldurchlass abdeckend gegen die Wandfläche anliegt. Hierdurch wird lediglich der Schmiermitteldurchlass in der Wandfläche der Schmiermittelzulaufleitung durch den Filter abgedeckt, sodass aufgefangene Partikel an dem Filter abgleiten können und sich in einem tiefer gelegenen Bereich der Schmiermittelzulaufleitung ablagern. Der Schmiermitteldurchlass wird so in keiner Weise beeinträchtigt.
Der Filter könnte in einem beliebigen Bereich der Schmiermittelzulaufleitung angeordnet sein. Besonders zweckmäßig ist es hingegen, wenn der Filter gegen eine Innenwandfläche eines durch eine Ausnehmung in dem Gehäuse gebildeten Abschnitts der Schmiermittelzulaufleitung anliegt. Das Schmiermittel wird so mittels der Schmiermittelzulaufleitung zugeführt und gelangt so zu dem in der Ausnehmung positionierten Filter, welcher so mit geringem Aufwand zuverlässig fixierbar ist.
Dabei ist es besonders Erfolg versprechend, wenn der Filter gegen einen den jeweiligen Schmiermitteldurchlass für die Versorgungsleitungen einschließenden Bereich der Innenwandfläche der Ausnehmung in dem Gehäuse anliegt. Dadurch deckt der Filter lediglich den jeweiligen Schmiermitteldurchlass für die Versorgungsleitungen ab, welcher durch eine Öffnung, eine Abzweigung, eine als Bohrung ausgeführte Durchbrechung oder dergleichen gebildet ist, sodass der Filter vergleichsweise klein ausgeführt werden kann. Die Ausnehmung in dem Gehäuse wird dabei beispielsweise durch eine Bohrung oder einen Kanal realisiert.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders praxisgerechten Abwandlung der vorliegenden Erfindung liegt der Filter gegen einen einen Schmiermitteldurchlass einschließenden Abschnitt einer Außenwandfläche der Schmiermittelzulaufleitung innerhalb eines diesen Abschnitt der Außenwandfläche ringförmig einschließenden Ringflansches an. Der dafür als Ringsieb ausgeführte Filter wird hierzu auf die Schmiermittelzulaufleitung aufgeschoben und ist von dem Ringflansch derart umschlossen, dass der Schmiermitteleinlass durch den Filter erfolgt, welcher den Schmiermitteldurchlass durch die Wandfläche hindurch in die Schmiermittelzulaufleitung ermöglicht.
Die Schmiermittelzulaufleitung kann durch eine entsprechend geeignete Rohrleitung gebildet sein, welche in eine Ausnehmung des Gehäuses des Abgasturboladers mündet. Eine besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird hingegen auch dadurch realisiert, dass die Schmiermittelzulaufleitung zumindest abschnittsweise durch eine in eine Gewindeaufnahme des Gehäuses einschraubbare Hohlschraube gebildet ist, die vorzugsweise in ihrem Inneren den Filter aufnimmt und sich mit geringem Aufwand von dem Abgasturbolader trennen lässt. Hierdurch kann der Filter beispielsweise zu Prüfzwecken problemlos entnommen werden. Selbstverständlich kann der Filter auch an der Außenwandfläche der Hohlschraube innerhalb eines diesen Abschnitt der Außenwandfläche der Hohlschraube ringförmig einschließenden Flansches angeordnet sein, wobei die Hohlschraube hierbei ein Sackloch aufweist, insbesondere also keine Öffnung in ihrem Schraubenkopf aufweist.
Der Filter könnte als einfaches Sieb in der Querschnittsfläche der Schmiermittelzulaufleitung angeordnet sein. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn der Filter rohrförmig, insbesondere als ein Rohrabschnitt, ausgeführt ist und sich so beispielsweise durch elastische Verformung gegen die Innenwandfläche kraftschlüssig fixieren lässt. Zudem wird so der Schmiermitteldurchlass in der Wandfläche in einfacher Weise abgedeckt.
Weiterhin hat gemäß einer weiteren besonders gewinnbringenden Abwandlung der vorliegenden Erfindung der Filter eine Mantelfläche und eine Bodenfläche, wobei die Bodenfläche beispielsweise flach ausgeführt sein oder eine Vertiefung aufweisen kann, die als eine integrierte Fremdkörperfalle dient. Der Filter hat hierzu insbesondere eine sack-, napf- oder topfartige Formgebung.
Der Filter könnte mittels der Hohlschraube kraftschlüssig gegen eine Aufnahme anpressbar sein. Besonders einfach ist es hingegen, wenn der Filter im Wesentlichen formschlüssig in die Schmiermittelzulaufleitung einsetzbar ist, sodass weitere Hilfsmittel zur Festlegung des Filters nicht erforderlich sind.
Der Filter kann grundsätzlich aus einem beliebigen, beständigen Material bestehen. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn der Filter aus einem Metallgitter besteht, welcher lediglich geringe Herstellungskosten bedingt und zugleich an eine frei wählbare Geometrie der Schmiermittelzulaufleitung problemlos anpassbar ist.
Hierzu ist es besonders gewinnbringend, wenn der Filter abschnittsweise mit einem gegen die Innenwandfläche der Schmiermittelzulaufleitung anliegenden Kunststoff verbunden ist. Hierzu wird ein Rand des Filters mit dem Kunststoffmaterial umspritzt, welches so eine zuverlässige Abdichtung eines gegebenenfalls auftretenden Ringspaltes zwischen dem Filter und der Wandfläche sicherstellt.
Zur Erzielung optimaler Wirkungsgrade weist der Filter eine Maschenweite zwischen 50 μm und 200 μm, insbesondere 100 μm auf.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine einen Filter aufnehmende Schmiermittelzulaufleitung eines Abgasturboladers;
2 eine weitere Ausführungsform einer einen Filter aufnehmende Schmiermittelzulaufleitung;
3 verschiedene, mit jeweils einer Hohlschraube ausgestattete Schmiermittelzulaufleitungen.
In den 1 und 2 ist jeweils in einer Prinzipdarstellung eine in einem Gehäuse 1 eines nicht weiter gezeigten Abgasturboladers 2 als Bohrung ausgeführte Schmiermittelzulaufleitung 3 gezeigt. Mittels dieser Schmiermittelzulaufleitung werden zwei Lager 4 für eine nicht gezeigte Welle mittels einer jeweiligen Versorgungsleitung 5 mit dem erforderlichen Schmiermittel versorgt. Ein Filter 6 zum Schutz vor Verschmutzung der Lager 4 durch Fremdkörper liegt gegen einen den jeweiligen Schmiermitteldurchlass 7 für die Versorgungsleitungen 5 einschließenden Bereich einer Innenwandfläche 8 der Schmiermittelzulaufleitung 3 an. In dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, in welchem der jeweilige Schmiermitteldurchlass 7 für die Versorgungsleitungen 5 gegenüber dem Grund der Ausnehmung deutlich zurückgesetzt ist, ist der Filter 6 lediglich als ein Ringsieb ausgeführt. Demgegenüber eignet sich für eine Ausführungsform gemäß der 2, bei welcher der Schmiermitteldurchlass 7 für die Versorgungsleitungen gegenüber dem Grund der Ausnehmung lediglich unwesentlich zurückgesetzt ist, eine Abwandlung des Filters 6, welcher außer einer Mantelfläche 9 auch eine Bodenfläche 10 aufweist, wobei die mit einer Vertiefung 11 ausgestattete Bodenfläche 10 als Schmutzfalle dient.
In der 3 sind verschiedene Ausführungsformen einer mit jeweils einer Hohlschraube 12 ausgestatteten Schmiermittelzulaufleitung 13 in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Die jeweilige mit einem Sackloch ausgestattete Hohlschraube 12 lässt sich in einer Gewindeaufnahme des nicht weiter gezeigten Gehäuses des Abgasturboladers einschrauben. Für die Schmiermittelzufuhr dient ein gegen einen Abschnitt einer Außenwandfläche 14 der Hohlschraube 12 anlegbarer Ringflansch 15, welcher einen als Durchrechung dieser Außenwandfläche 14 ausgeführten Schmiermitteldurchlass 16 ringförmig einschließt. Ein Filter 17 liegt dabei gemäß einer in der 3a gezeigten Variante gegen die Außenwandfläche 14 der Hohlschraube an, während die in den 3b und 3c gezeigten Ausführungsformen weiterer Filter 18, 19 gegen eine Innenwandfläche 20 der Hohlschraube 12 anliegen. Zusätzlich ist der Filter 19 gemäß der in der 3c gezeigten Ausführungsformen mit einer Bodenfläche 21 ausgestattet, deren Vertiefung 22 als Schmutzfalle dient.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0675266 B1 [0004]
- DE 4021325 C1 [0005]

Claims

Abgasturbolader (2) mit einem Gehäuse (1) und mit einer ein Verdichterrad und eine Turbine tragenden Welle, welche in dem Gehäuse (1) mittels mehrerer Lager (4) gelagert ist, die mittels einer jeweiligen Versorgungsleitung (5) mit einer mit einem Filter (6, 17, 18, 19) verbundenen Schmiermittelzulaufleitung (3, 13) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18, 19) gegen eine Wandfläche (8, 14, 20) der Schmiermittelzulaufleitung (3, 13) anliegt.
Abgasturbolader (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18) mehrere Durchbrechungen für den Schmiermitteldurchlass (16) abdeckend gegen die Wandfläche (8, 14, 20) anliegt.
Abgasturbolader (2) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6) gegen eine Innenwandfläche (8) eines durch eine Ausnehmung in dem Gehäuse (1) gebildeten Abschnitts der Schmiermittelzulaufleitung (3) anliegt.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6) gegen einen den jeweiligen Schmiermitteldurchlass (7) für die Versorgungsleitungen (5) einschließenden Bereich der Innenwandfläche (8) der Ausnehmung in dem Gehäuse (1) anliegt.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (17) gegen einen einen Schmiermitteldurchlass (16) einschließenden Abschnitt einer Außenwandfläche (14) der Schmiermittelzulaufleitung (13) innerhalb eines diesen Abschnitt der Außenwandfläche (14) ringförmig einschließenden Ringflansches (15) anliegt.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelzulaufleitung (13) zumindest abschnittsweise durch eine in eine Gewindeaufnahme des Gehäuses (1) einschraubbare Hohlschraube (12) gebildet ist.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18) rohrförmig, insbesondere als ein Rohrabschnitt ausgeführt ist.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 19) eine Mantelfläche (9) und eine Bodenfläche (10, 21) hat.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18, 19) im Wesentlichen formschlüssig in die Schmiermittelzulaufleitung (3, 13) einsetzbar ist.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18, 19) aus einem Metallgitter besteht.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18, 19) abschnittsweise mit einem gegen die Wandfläche (8, 14, 20) der Schmiermittelzulaufleitung (3, 13) anliegenden Kunststoff verbunden ist.
Abgasturbolader (2) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (6, 17, 18, 19) eine Maschenweite zwischen 50 μm und 200 km, insbesondere zwischen 80 μm und 120 μm aufweist.