DE102007036913A1 - Turbocharger, particularly supercharger for internal-combustion engine, has turbine, compressor and shaft, on which turbine rotor and compressor rotor are installed in pivoted manner - Google Patents

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Abstract

The turbocharger has a turbine (1), a compressor (2) and a shaft (3), on which a turbine rotor (1.1) and a compressor rotor (2.1) are installed in a pivoted manner. The turbocharger has a bearing unit for supporting the shaft, where bearing unit points on a bearing bush (5) and bearing bush surrounds the shaft. The bearing bush is supported in a bearing housing, where bearing bush has a defined imbalance.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Abgasturbolader.The The invention relates to the field of exhaust gas turbochargers.

Abgasturbolader sind bei modernen Kraftfahrzeugen unverzichtbar. Sie umfassen als wichtigste Bauteile eine Turbine und einen Verdichter. Diese beiden Bauteile sitzen im Allgemeinen auf ein- und derselben Welle oder stehen zumindest in Triebverbindung miteinander. Der Turbine wird das Abgas einer Brennkraftmaschine zugeleitet. Das Abgas treibt die Turbine an. Die Turbine treibt ihrerseits den Verdichter an. Dieser saugt Luft aus der Umgebung an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird sodann für die Verbrennung in der Brennkraftmaschine ausgenutzt. Abgasturbolader haben den Zweck, die Abgasemissionen zu verringern sowie den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und deren Drehmoment zu erhöhen. Sie haben außerdem eine wichtige Funktion bezüglich der Wirkung des Katalysators.turbocharger are indispensable in modern motor vehicles. They include as most important components a turbine and a compressor. These two Components generally sit on one and the same shaft or are at least in drive connection with each other. The turbine will the exhaust gas fed to an internal combustion engine. The exhaust gas drives the Turbine on. The turbine in turn drives the compressor. This sucks air from the environment and compresses it. The condensed Air is then used for combustion in the internal combustion engine. Exhaust gas turbochargers have the purpose of reducing exhaust emissions and the efficiency of the internal combustion engine and its torque to increase. They also have an important function concerning the effect of the catalyst.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der genannten Welle und deren Lagerung. Die Lagerung ist von entscheidender Bedeutung für den gesamten Abgasturbolader, insbesondere für dessen Lebensdauer sowie für dessen Geräuschentwicklung.The The present invention is concerned with said shaft and its Storage. Storage is crucial for the entire exhaust gas turbocharger, in particular for its life as well as for its noise development.

Es sind zahlreiche Arten von Lagerungen bekannt geworden. DE 39 36 069 C2 beschreibt die Lagerung eines Abgasturboladers mit einer Hülse oder mit Lagerbuchsen, die in einer Bohrung eines Lagergehäuses zur radialen Lagerung der Welle schwimmend und drehbar angeordnet sind. DE 40 02 583 C1 beschreibt eine ähnliche Lagerung.Numerous types of bearings have become known. DE 39 36 069 C2 describes the mounting of an exhaust gas turbocharger with a sleeve or bearing bushes, which are arranged in a bore of a bearing housing for radial mounting of the shaft floating and rotatable. DE 40 02 583 C1 describes a similar storage.

US 44 27 309 A1 beschreibt eine Lagerung mit zwei Lagerbuchsen. Die Lagerbuchsen weisen zylindrische Lagerflächen auf, zwischen denen Taschen mit Zuführbohrung für Schmiermittel angeordnet ist. US 44 27 309 A1 describes a bearing with two bushings. The bearing bushes have cylindrical bearing surfaces, between which pockets is arranged with supply bore for lubricant.

DE 36 01 082 A1 beschreibt eine Lagerung mit zwei Lagerbuchsen, die durch axiale Stege miteinander verbunden sind. Hiermit soll ein Effekt beherrscht werden, der als „oil whip” bezeichnet wird. Dieser Effekt kann während des Betriebes in Drehzahlbereichen auftreten, die oberhalb der ersten oder der zweiten kritischen Drehzahl liegen. Er führt zu Schwingungen, die starke Geräusche erzeugen und zu Verschleiß führen. DE 36 01 082 A1 describes a bearing with two bushings which are interconnected by axial webs. This is an effect to be mastered, which is referred to as "oil whip". This effect may occur during operation in speed ranges above the first or second critical speed. It leads to vibrations that generate strong noises and lead to wear.

DE 15 75 563 A1 beschreibt eine Lagerung, bei welcher die Lager-Innenfläche eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Kontur aufweist. Der Herstellungsaufwand ist hoch. DE 15 75 563 A1 describes a bearing in which the bearing inner surface has a deviating from the circular cylindrical shape contour. The production cost is high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für einen Abgasturbolader derart zu gestalten, dass der Oil-Whip-Effekt minimiert wird, und damit auch die Geräuschentwicklung sowie der Verschleiß. Gleichzeitig sollen die Herstellungskosten minimiert werden.Of the Invention is the object of a storage for to design an exhaust gas turbocharger such that the oil whip effect is minimized, and thus the noise as well as the wear. At the same time, the production costs be minimized.

Diese Aufgabe wird mit einem Abgasturbolader gelöst, der die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.These Task is solved with an exhaust gas turbocharger, the Features of claim 1.

Die Lagerbuchse ist demgemäß in einem Lagergehäuse gelagert. Sie ist mit Bohrungen versehen, die derart angeordnet werden, dass eine definierte Unwucht entsteht. Durch diese definierte Unwucht der mitrotierenden Lagerbuchse oder Lagerbuchsen wird die Ausprägung der zweiten subharmonischen Schwingung gedämpft. Die Lagerbuchse kann auf der Welle frei drehbar gelagert sein. Sie kann aber auch drehfest mit der Welle verbunden sein.The Bushing is accordingly in a bearing housing stored. It is provided with holes arranged in such a way be that a defined imbalance arises. Defined by this Imbalance of co-rotating bushing or bushings is the Expression of the second subharmonic vibration dampened. The bearing bush can be freely rotatably mounted on the shaft. she can but also rotatably connected to the shaft.

Statt einer einzigen Lagerbuchse können auch zwei oder mehrere Lagerbuchsen vorgesehen werden.Instead of A single bearing bush can also have two or more Bushings are provided.

Die genannten Bohrungen können an jeglicher Stelle in die betreffende Lagerbuchse eingebracht werden, beispielsweise von der Stirnseite her oder vom Außenumfang her. Die Bohrungen können parallel oder senkrecht zur Drehachse der Welle verlaufen, jedoch auch unter einem Winkel hierzu. Auch können Ölversorgungsbohrungen im Sinne der Erfindung ausgenutzt werden, indem man einige hiervon weglässt oder verkleinert oder an einem anderen Ort anordnet.The mentioned holes can be anywhere in the relevant Bearing bush are introduced, for example, from the front side from or from the outer circumference. The holes can be parallel or perpendicular to the axis of rotation of the shaft, but also below an angle to it. Also can oil supply holes be exploited in the sense of the invention by omitting some of these or reduced or ordered at another location.

Die Erfindung zeichnet sich durch die Wahl von Bohrungen durch große Einfachheit und damit geringe Herstellungskosten aus. Das Maß der Unwucht lässt sich feinfühlig dosieren, beispielsweise durch Wahl des Bohrungsdurchmessers oder der Bohrungstiefe.The Invention is characterized by the choice of holes through large Simplicity and thus low production costs. The measure of Imbalance can be sensitively metered, for example by Choice of bore diameter or hole depth.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

1 zeigt einen Abgasturbolader in einem Axialschnitt. 1 shows an exhaust gas turbocharger in an axial section.

2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine stirnseitige Ansicht auf die Welle und auf eine diese umgebende Lagerbuchse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows an enlarged view of an end view of the shaft and a surrounding bushing according to a first embodiment of the invention.

3 zeigt ebenfalls in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die Lagerbuchse eines Abgasturboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 also shows an enlarged view of a section through the bearing bush of an exhaust gas turbocharger according to a second embodiment of the invention.

Der in 1 gezeigte Abgasturbolader weist eine Turbine 1 und einen Verdichter 2 auf. Der Turbinenrotor 1.1 und der Verdichterrotor 2.1 sind auf einer Welle 3 aufgekeilt und somit drehfest miteinander verbunden.The in 1 shown exhaust gas turbocharger has a turbine 1 and a compressor 2 on. The turbine rotor 1.1 and the compressor rotor 2.1 are on a wave 3 wedged and thus rotatably connected.

Die Turbine umfasst ferner ein Gehäuse 1.2. Das Gehäuse umfasst einen spiralförmigen Einlauf und einen Auslassstutzen 1.3. Dem Rotor 1.1 ist ein Kranz von verstellbaren Leitschaufeln 4 vorgeschaltet. Die Leitschaufeln 4 befinden sich in einem Strömungskanal. Dieser ist begrenzt von einer Trägerplatte 5 und einer Trompete 6.The turbine further includes a housing 1.2 , The housing includes a spiral inlet and an outlet 1.3 , The rotor 1.1 is a wreath of adjustable vanes 4 upstream. The vanes 4 are located in a flow channel. This is limited by a carrier plate 5 and a trumpet 6 ,

Während des Betriebs wird dem spiralförmigen Einlauf des Gehäuses 1.2 ein Abgas-Massestrom zugeführt. Dieser Abgasstrom tritt durch die Zwischenräume zwischen den Leitschaufeln 4 hindurch und gelangt zum Rotor 1.1. Er verlässt das Gehäuse 1.2 durch den Auslassstutzen 1.3.During operation, the spiral inlet of the housing 1.2 supplied an exhaust gas mass flow. This exhaust gas flow passes through the spaces between the vanes 4 through and reaches the rotor 1.1 , He leaves the case 1.2 through the outlet 1.3 ,

Der Verdichter 2 saugt durch einen Einlassstutzen Frischluft an. Diese gelangt unter erhöhtem Druck in einen Sammelraum 2.3, und von dort zu einem Verbrennungsmotor.The compressor 2 draws in fresh air through an inlet port. This passes under increased pressure in a collecting space 2.3 , and from there to an internal combustion engine.

Wie die Lagerbuchse im Einzelnen ausgebildet sein kann, ersieht man genau aus den 2 und 3.How the bearing bush can be formed in detail, you can see exactly from the 2 and 3 ,

2 zeigt die Welle 3 eines Abgasturboladers in Draufsicht auf deren Stirnseite. Die Lagerbuchse 5 sitzt auf der Welle 3. Die Welle 3 und die Lagerbuchse 5 sind in diesem Falle nicht drehfest miteinander verbunden. Vielmehr sitzt die Lagerbuchse 5 mit Spiel auf der Welle 3, so dass sich die Lagerbuchse während des Betriebes frei drehen kann. 2 shows the wave 3 an exhaust gas turbocharger in plan view on the end face. The bearing bush 5 sits on the shaft 3 , The wave 3 and the bearing bush 5 are not rotatably connected in this case. Rather, the bearing bush sits 5 with play on the shaft 3 so that the bearing bush can rotate freely during operation.

Das Entscheidende ist eine Bohrung 5.1 in der Lagerbuchse 5. Die Bohrung 5.1 ist in die Stirnfläche der Buchse 5 eingebracht. Sie kann sich über einen Teil der Länge der Buchse erstrecken, aber auch über deren gesamte Länge. Die Länge kann von Fall zu Fall, das heißt von Turboladertyp zu Turboladertyp, verschieden gewählt werden. Gleiches gilt für die lichte Weite der Bohrung.The bottom line is a hole 5.1 in the bearing bush 5 , The hole 5.1 is in the face of the socket 5 brought in. It can extend over part of the length of the bush, but also over its entire length. The length may be chosen differently from case to case, that is from turbocharger type to turbocharger type. The same applies to the clear width of the bore.

Bei der Ausführungsform gemäß 3 sieht man wieder die Welle 3 eines Abgasturboladers. Die dort gezeigte Buchse 5 ist mit drei Bohrungen versehen, nämlich mit den Bohrungen 5.2, 5.3, 5.4. Anders als bei der Ausführungsform gemäß 2 verlaufen die Bohrungen senkrecht zur Drehachse 3.1 der Welle 3.In the embodiment according to 3 you can see the wave again 3 an exhaust gas turbocharger. The socket shown there 5 is provided with three holes, namely with the holes 5.2 . 5.3 . 5.4 , Unlike the embodiment according to 2 the holes are perpendicular to the axis of rotation 3.1 the wave 3 ,

Auch hierbei können die Bohrungen von Turboladertyp zu Turboladertyp bezüglich Länge und lichter Weite unterschiedlich gestaltet werden.Also Here, the holes from turbocharger type to turbocharger type different in length and width be designed.

Die beiden Buchsen sind in einem Lagergehäuse drehbar gelagert, das hier nicht näher dargestellt ist.The both bushes are rotatably mounted in a bearing housing, which is not shown here.

11
Turbineturbine
1.11.1
Turbinenrotorturbine rotor
1.21.2
Turbinengehäuseturbine housing
1.31.3
Auslassstutzenoutlet
22
Verdichtercompressor
2.12.1
Verdichterrotorcompressor rotor
2.22.2
Einlassstutzeninlet port
2.32.3
Sammelraumplenum
33
Welle des Abgasturboladerswave the exhaust gas turbocharger
3.13.1
Drehachse der Welleaxis of rotation the wave
44
Leitschaufelnvanes
55
Lagerbuchsebearing bush
5.15.1
Axialbohrung in der Lagerbuchseaxial bore in the bearing bush
5.25.2
Radialbohrung in der Lagerbuchseradial bore in the bearing bush
5.35.3
Radialbohrung in der Lagerbuchseradial bore in the bearing bush
5.45.4
Radialbohrung in der Lagerbuchseradial bore in the bearing bush

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • - DE 4002583 C1 [0004] - DE 4002583 C1 [0004]
  • - US 4427309 A1 [0005] US 4427309 A1 [0005]
  • - DE 3601082 A1 [0006] - DE 3601082 A1 [0006]
  • - DE 1575563 A1 [0007] - DE 1575563 A1 [0007]

Claims (6)

Turbolader für eine Brennkraftmaschine 1.1 mit einer Turbine (1); 1.2 mit einem Verdichter (2); 1.3 mit einer Welle (3), auf der der Turbinenrotor (1.1) und der Verdichterrotor (2.1) drehfest montiert sind; 1.4 mit einer Lagereinheit zum Lagern der Welle (3); 1.5 die Lagereinheit weist wenigstens eine Lagerbuchse (5) auf, die die Welle (3) umgibt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.6 die Lagerbuchse (5) ist in einem Lagergehäuse gelagert; 1.7 die Lagerbuchse weist eine definierte Unwucht auf.Turbocharger for an internal combustion engine 1.1 with a turbine ( 1 ); 1.2 with a compressor ( 2 ); 1.3 with a wave ( 3 ) on which the turbine rotor ( 1.1 ) and the compressor rotor ( 2.1 ) are mounted rotationally fixed; 1.4 with a bearing unit for supporting the shaft ( 3 ); 1.5 the bearing unit has at least one bearing bush ( 5 ) on which the wave ( 3 ) surrounds; characterized by the following features: 1.6 the bearing bush ( 5 ) is mounted in a bearing housing; 1.7 the bearing bush has a defined unbalance. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) mit Bohrungen (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) versehen ist, die derart angeordnet sind, dass während des Betriebes des Turboladers eine Unwucht entsteht.Turbocharger according to claim 1, characterized in that the bearing bush ( 5 ) with holes ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ) is provided, which are arranged such that during operation of the turbocharger imbalance arises. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) auf der Welle (3) frei drehbar ist.Turbocharger according to claim 1, characterized in that the bearing bush ( 5 ) on the shaft ( 3 ) is freely rotatable. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) mit der Welle (3) drehfest verbunden ist.Turbocharger according to claim 1, characterized in that the bearing bush ( 5 ) with the wave ( 3 ) is rotatably connected. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (5.1) in der Lagerbuchse (5) zur Drehachse (3.1) der Welle (3) parallel verläuft.Turbocharger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bore ( 5.1 ) in the bearing bush ( 5 ) to the axis of rotation ( 3.1 ) the wave ( 3 ) runs parallel. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (5.2, 5.3, 5.4) in der Buchse (5) zur Drehachse (3.1) der Welle (3) senkrecht verläuft.Turbocharger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bore ( 5.2 . 5.3 . 5.4 ) in the socket ( 5 ) to the axis of rotation ( 3.1 ) the wave ( 3 ) is vertical.
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