DE102007062223A1

DE102007062223A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102007062223A1
Application number: DE102007062223A
Authority: DE
Inventors: Rafael Dr. Weisz
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25
Also published as: US8051660B2; US20090158732A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1), insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Gehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad (6) und verdichterseitig ein Verdichterrad (8) trägt, wobei die Welle (3) über zumindest eine Lagereinrichtung (9) in dem Gehäuse (2) gelagert ist, wobei ein Schmiermittelzuführungskanal (10) vorgesehen ist, über welchen die Lagereinrichtung (9) mit Schmiermittel versorgt wird, wobei in dem Schmiermittelzuführungskanal (10) eine Filtereinrichtung (11) mit zumindest einem Filterelement (12) angeordnet ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Filterelement (12) mittels einer Federeinrichtung (13) gegen ein Dichtsitz (14) vorgespannt ist, wobei die Federeinrichtung (13) und das Filterelement (12) so ausgebildet sind, dass bei einem Überschreiten eines vordefinierten Schmiermittelgrenzdruckes sich das Filterelement (12) vom Dichtsitz (14) löst und einem das Filterelement (12) umgehenden Bypass (15) freigibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Abgasturbolader dienen in bekannter Weise der Leistungssteigerung von Kolbenmotoren, indem sie einen Luftmengen- und Kraftstoffdurchsatz pro Arbeitstakt erhöhen. Dies bewirkt ein derartiger Abgasturbolader durch die Erhöhung des Drucks im Ansaugtrakt, so dass zur Verbrennung eine größere Menge an Luft und damit mehr Sauerstoff einer entsprechend größeren Kraftstoffmenge zur Verfügung steht. Im Abgasturbolader selbst ist eine drehbar gelagerte Welle angeordnet, welche in bekannter Weise einenends ein Verdichterrad und anderenends ein Turbinenrad trägt. Durch die während des Betriebes des Abgasturboladers erreichbaren, hohen Drehzahlen der Welle, muss diese ausreichend geschmiert werden, um einen schnellen Verschleiß zu unterbinden. Um die Schmierfähigkeit langfristig gewährleisten zu können, wird das für die Schmierung der Welle verwendete Schmiermittel gefiltert, wobei auch bei einem Zusetzen des Filters eine ausreichende Schmierung der Welle gewährleistet werden muss, um Schäden zu vermeiden.
Aus der US 7,040,874 B1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung bekannt, bei welcher in einem Schmiermittelzuführungskanal ein Filterelement zum Filtern des Schmiermittels angeordnet ist. Sollte das Filterelement während des Betriebes zugesetzt werden und dadurch seine Filterwirkung verlieren, so ist ein plungerartiges Sicherheitsventil vorgesehen, welches sich öffnet und einen das Filterelement umgehenden Bypasskanal freigibt. In diesem Fall fließt das Schmiermittel zwar ungefiltert zur Lagereinrichtung, es kann jedoch vermieden werden, dass die Lagereinrichtung nur unzureichend geschmiert wird.
Aus der US 2006/0193734 A1 ist eine weitere gattungsgemäße Lagereinrichtung bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gattungsgemäße Lagereinrichtung eine verbesserte und zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine hohe Betriebssicherheit und einen konstruktiv einfachen Aufbau, insbesondere im Bereich eines Schmiermittelzuführungskanals auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Schmiermittelzuführungskanal, über welchen Schmiermittel zu einer Lagereinrichtung für eine in einem Gehäuse einer Lade einrichtung gelagerten Welle geleitet wird, ein verstellbares Filterelement vorzusehen, welches im Normalzustand in einer ersten Stellung vorgespannt ist und das der Lagereinrichtung zuzuführende Schmiermittel filtert, während es bei einer Fehlfunktion, beispielsweise bei zugesetztem Filterelement, in eine zweite Stellung verstellt wird und dadurch ein das Filterelement umgehenden Bypass freigibt. Die Ladeeinrichtung weist dabei in bekannter Weise eine in einem Gehäuse gelagerte Welle auf, welche turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt. Gelagert wird die Welle über obengenannte Lagereinrichtung welche über den Schmiermittelzuführungskanal mit Schmiermittel versorgt wird. In diesem Schmiermittelzuführungskanal ist die Filtereinrichtung mit besagtem Filterelement angeordnet, um das der Lagereinrichtung zugeführte Schmiermittel vorab filtern zu können. Erfindungsgemäß ist nun das Filterelement der Filtereinrichtung mittels einer Federeinrichtung gegen einen Dichtsitz vorgespannt, so dass das Schmiermittel vor Erreichen der Lagereinrichtung das Filterelement durchströmen muss. Ist jedoch das Filterelement, beispielsweise aufgrund großer Verunreinigungen im Schmiermittel, zugesetzt und kann daher seine Filterwirkung nicht mehr voll entfalten, so wird es aufgrund des sich dann aufbauenden Schmiermitteldrucks entgegen der Federkraft der Federeinrichtung vom Dichtsitz gelöst und gibt besagten, das Filterelement umgehenden Bypass frei, so dass eine von der Filterwirkung des Filterelementes unabhängige Versorgung der Lagereinrichtung mit Schmiermittel stets gewährleistet werden kann. Durch diese Tatsache kann insbesondere die Betriebssicher heit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung erhöht werden, da Schäden aufgrund einer unzureichenden Schmiermittelzuführung zuverlässig vermieden werden können.
Zweckmäßig ist der Bypass in den Zuführungskanal integriert. Das Filterelement ist gemäß dieser Ausführungsform in Axialrichtung des Kanals verstellbar gelagert, so dass für den Bypass kein separater Bypasskanal vorgesehen werden muss, sondern letztlich der bereits ohnehin vorhandene Schmiermittelzuführungskanal genutzt werden kann. Die Federeinrichtung ist dabei ebenfalls in Axialrichtung des Schmiermittelzuführungskanals wirksam und presst üblicherweise das Filterelement gegen eine radiale Stufe des Schmiermittelzuführungskanal, welche gleichzeitig den Dichtsitz darstellt. Durch die Integration des Bypass in den Zuführungskanal kann eine besonders kompakte und konstruktiv einfache Lösung erzielt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Filterelement als Ringfilterelement ausgebildet und in axialer Richtung liegende Dichtsitz vorgespannt. Derartige Ringfilterelemente sind heutzutage weit verbreitet und in nahezu allen Ausführungsformen bzw. Größen kostengünstig herstellbar. Das derart ausgebildete Filterelement lässt sich darüber hinaus einfach ersetzen, wodurch ein Wartungs-/Reparaturaufwand vermindert werden kann.
Zweckmäßig weist das Filterelement eine Dichtung, insbesondere eine Blech-, Papp- oder Kunststoffdichtung auf, über welche es am Dichtsitz anliegt. Um im normalen Betriebszustand ein Umgehen des Filterelementes zu verhindern, muss gewährleistet werden, dass das Filterelement dicht am Dichtsitz anliegt und dadurch der Bypass verschlossen ist. Um die Dichtwirkung zwischen Filterelement einerseits und Dichtsitz andererseits erhöhen zu können, können oben beschriebene Dichtungen vorgesehen sein. Diese können entweder separat ausgebildet oder bereits am Filterelement angeordnet sein, wobei insbesondere in letzterem Falle ein Vergessen der Dichtung beim Warten des Filterelementes vermieden werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Filterelement eine topfförmige, insbesondere eine kegeltopfförmige Gestalt auf und liegt mit einer axialen Stirnseite am Dichtsitz an. Mit einer topfförmigen Ausbildung des Filterelements kann eine Vergrößerung der effektiven Filterfläche und damit eine verbesserte Filterwirkung im Vergleich zu einem Ringfilter erzielt werden. Bei lediglich gleicher Filterfläche hingegen könnte das topfförmig ausgebildete Filterelement im Vergleich zu einem reinen Ringfilterelement kleiner ausgebildet werden, wodurch sich Bauraumvorteile realisieren lassen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung,
2 eine Detaildarstellung eines Schmiermittelzuführungskanals der Ladeeinrichtung mit einem erfindungsgemäß verstellbaren Filterelement,
3 eine mögliche Ausführungsform eines Filterelementes.
Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1, welche insbesondere als Abgasturbolader für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann, ein Gehäuse 2 mit einer darin drehbar angeordneten Welle 3 auf.
Die Welle 3 ist dabei um eine Rotationsachse 4 drehbar gelagert und trägt auf einer Turbinenseite 5 ein Turbinenrad 6 und auf einer Verdichterseite 7 ein Verdichterrad 8. Das Turbinenrad 6 wird dabei von einem Abgasstrom des mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 1 ausgerüsteten Verbrennungsmotors angetrieben, wobei die Drehbewegung über die Welle 3 auf das Verdichterrad 8 übertragen wird, welche die der Verbrennung im Verbrennungsmotors zugeführte Luft verdichtet. Die Welle 3 ist gemäß der 1 über eine Lagereinrichtung 9 drehbar im Gehäuse 2 gelagert. Die Lagereinrichtung 9 kann dabei beispielsweise als hydrodynamisches Gleitlager ausgebildet sein. Um auch bei im Betrieb der Ladeeinrichtung 1 auftretenden hohen Umdrehungszahlen der Welle 3 eine zuverlässige Lagerung zu gewährleisten, muss die Lagereinrichtung 9 geschmiert werden, wozu ein Schmiermittelzuführungskanal 10 vorgesehen ist, über welchen die Lagereinrichtung 9 mit Schmiermittel versorgt wird.
Im Schmiermittelzuführungskanal 10 ist dabei eine Filtereinrichtung 11 mit zumindest einem Filterelement 12 angeordnet, so dass das der Lagereinrichtung 9 zugeführte Schmiermittel vorab gefiltert bzw. gereinigt werden kann. Ebenfalls im Schmiermittelzuführungskanal 10 angeordnet ist eine Federeinrichtung 13, welche gemäß 1 als Spiralfeder ausgebildet ist und welche das Filterelement 12 gegen einen Dichtsitz 14 vorspannt (vgl. auch 2). Die Federeinrichtung 13 und das Filterelement 12 sind dabei erfindungsgemäß so ausgebildet, dass bei einem Überschreiten eines vordefinierten Schmiermittelgrenzdruckes, welcher sich beispiels weise aufgrund eines zugesetzten Filterelementes 12 aufbaut, sich das Filterelement 12 vom Dichtsitz 14 löst und einen das Filterelement 12 umgehenden Bypass 15 (vgl. 2) freigibt. Die Federeinrichtung 13 wird dabei gespannt und verbleibt in dieser gespannten Lage, bis der Schmiermitteldruck wieder unter den Schmiermittelgrenzdruck gefallen ist.
Wie 2 zeigt, ist der Bypass 15 dabei in den Schmiermittelzuführungskanal 10 integriert, so dass ein externer Bypasskanal, welcher außerhalb des Schmiermittelzuführungskanals 10 verläuft, vermieden werden kann.
Generell kann das Filterelement 12 als Ringfilterelement ausgebildet sein oder aber eine topfförmige, insbesondere eine kegeltopfförmige Gestalt aufweisen, wie dies beispielsweise gemäß 3 dargestellt ist und mit einer axialen Stirnseite 16 am Dichtsitz 14 anliegen. Um die Dichtwirkung zwischen der Stirnseite 16 des Filterelementes 12 einerseits und dem Dichtsitz 14 andererseits zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass in diesem Bereich eine Dichtung 17, insbesondere eine Blech-, Papp- oder Kunststoffdichtung vorgesehen ist. Diese kann beispielsweise einteilig mit oder separat zum Filterelement 12 ausgebildet sein. Als Werkstoff für das Filterelement 12 kommt beispielsweise Keramik, Sinter, Metall oder Kunststoff in Frage.
Betrachtet man 2, so ist ersichtlich, dass die Federeinrichtung 13 als Spiralfeder ausgebildet ist und sich einerseits an einem radial nach außen abstehenden Kragen 18 des Filterelementes 12 und andererseits am Gehäuse 2 der Ladeeinrichtung 1, insbesondere an einer Radialstufe 19, abstützt.
Durch die erfindungsgemäße Filteranordnung im Schmiermittelzuführungskanal 10 kann im normalen Betriebszustand ein zuverlässiges Filtern, das heißt Reinigen des der Lagereinrichtung 9 zugeführten Schmiermittels erreicht werden, während bei einem zugesetzten Filterelement 12 sich dieses vom Dichtsitz 14 löst und den Bypass 15 freigibt. Da sowohl das Filterelement 12 als auch die Federeinrichtung 13 sowie der Dichtsitz 14 kompakt im Schmiermittelzuführungskanal 10 angeordnet sind, kann eine besonders platzsparende Bauweise erreicht werden, welche zudem konstruktiv sehr einfach ausgestaltet ist. Ebenso einfach gestaltet sich ein Austausch des Filterelementes 12 sowie ein erneuter Einbau eines neuen Filterelementes 12.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7040874 B1 [0003]
- US 2006/0193734 A1 [0004]

Claims

Ladeeinrichtung (1), insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, – mit einer in einem Gehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad (6) und verdichterseitig ein Verdichterrad (8) trägt, – wobei die Welle (3) über zumindest eine Lagereinrichtung (9) in dem Gehäuse (2) gelagert ist, – wobei ein Schmiermittelzuführungskanal (10) vorgesehen ist, über welchen die Lagereinrichtung (9) mit Schmiermittel versorgt wird, – wobei in dem Schmiermittelzuführungskanal (10) eine Filtereinrichtung (11) mit zumindest einem Filterelement (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Filterelement (12) mittels einer Federeinrichtung (13) gegen einen Dichtsitz (14) vorgespannt ist, – dass die Federeinrichtung (11) und das Filterelement (12) so ausgebildet sind, dass bei einem Überschreiten eines bestimmten Schmiermittelgrenzdruckes sich das Filterelement (12) vom Dichtsitz (14) löst und einen das Filterelement (12) umgehenden Bypass (15) freigibt.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (15) in den Schmiermittel-Zuführungskanal (10) integriert ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (12) als Ringfilterelement ausgebildet ist und in axialer Richtung gegen den Dichtsitz (14) vorgespannt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (13) eine Spiralfeder aufweist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (12) eine Dichtung (17), insbesondere eine Blech-, Papp- oder Kunststoffdichtung aufweist, über welche es an dem Dichtsitz (14) anliegt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (12) eine topfförmige, insbesondere eine kegeltopförmige, oder eine scheibenförmige Gestalt aufweist und mit einer axialen Stirnseite (16) am Dichtsitz (14) anliegt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federeinrichtung (13) einerseits an einem radial nach außen abstehenden Kragen (18) des Filterelementes (12) und andererseits am Gehäuse (2) der Ladeeinrichtung (1) abstützt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (12) aus zumindest einem der nachfolgenden Werkstoffe ausgebildet ist, Keramik, Sinter, Metall, Kunststoff.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (9) als hydrodynamisches Gleitlager ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.