DE102008048126A1 - Exhaust gas turbocharger i.e. supercharger, for use in vehicle, has rotor provided with compressor part and turbine part, where rotor is radially and/or axially mounted only at axial ends in pivotable manner - Google Patents

Exhaust gas turbocharger i.e. supercharger, for use in vehicle, has rotor provided with compressor part and turbine part, where rotor is radially and/or axially mounted only at axial ends in pivotable manner Download PDF

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Michal Klusáček
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Abstract

The turbocharger has a rotor provided with a compressor part (1) and a turbine part (2), where the rotor is radially and/or axially mounted only at axial ends in a pivotable manner. The compressor part and the turbine part are directly interconnected to a combined compressor and a turbine wheel. A spacer ring (9) is arranged between a compressor housing part (7) and a turbine housing part (8) in a region of a radial plane for separation of the compressor housing part and the turbine housing part, where the spacer ring is designed as a bearing element.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einem einen Verdichterteil sowie einen Turbinenteil aufweisenden Rotor.The The invention relates to a turbocharger, in particular a Exhaust gas turbocharger, with a compressor part and a turbine part having rotor.

Abgasturbolader sind bei Serienfahrzeugen häufig zur Leistungssteigerung der Fahrzeugmotoren vorgesehen. Da für die Zukunft vergleichsweise kleine Motoren mit gleichwohl hoher Leistung entwickelt werden, muss mit einem deutlich erhöhten Einsatz von Abgasturboladern gerechnet werden. Grundsätzlich führt die Ausrüstung von Fahrzeugmotoren mit Abgasturboladern zu erhöhten Herstellungskosten, was zumindest bei Großserienfahrzeugen, die für „jedermann” vorgesehen sind, problematisch ist.turbocharger are in production vehicles often to increase performance the vehicle engines provided. As for the future comparatively small motors are developed with high performance must with a significantly increased use of exhaust gas turbochargers be counted. Basically, the equipment performs of vehicle engines with turbochargers at increased production costs, which is at least for mass production vehicles intended for "anyone" are problematic.

Die US 4756673 zeigt einen Abgasturbolader, dessen Rotor nur an seinem verdichterseitigen freien Ende der Motorwelle in einem als Stoßdämpfer ausgebildeten Lager drehgelagert und im Übrigen freitragend angeordnet ist. Das Verdichter- sowie das Turbinenrad sind axial eng benachbart „Rücken an Rücken” angeordnet, wobei axial zwischen den einander zugewandten Rückseiten dieser Räder ein wassergekühlter stationärer Hitzeschild vorgesehen ist, welcher radial eng an den axial kurzen Abschnitt der Rotorwelle zwischen Verdichter- und Turbinenrad anschließt.The US 4756673 shows an exhaust gas turbocharger whose rotor is rotatably mounted only at its compressor-side free end of the motor shaft in a designed as a shock absorber bearing and otherwise arranged cantilevered. The compressor and the turbine are axially adjacent "back to back" arranged, wherein axially between the mutually facing rear sides of these wheels, a water-cooled stationary heat shield is provided, which connects radially closely to the axially short portion of the rotor shaft between the compressor and turbine.

Die FR 2806126 zeigt einen Abgasturbolader, bei dem das Turbinerad und das Verdichterrad ähnlich benachbart zueinander angeordnet und axial zwischen den beiden Rädern ein Pneumatiklager für die Rotorwelle angeordnet ist, die im Übrigen mit einem verdichterseitigen freien Ende durchgelagert ist.The FR 2806126 shows an exhaust gas turbocharger, in which the turbine wheel and the compressor arranged similarly adjacent to each other and axially between the two wheels, a pneumatic bearing for the rotor shaft is arranged, which is otherwise stored with a free-side free end.

Diese bekannten Abgasturbolader zeichnen sich zwar durch eine kompakte Bauweise aus, besitzen jedoch eine relativ aufwendige Konstruktion, um vom Rotor verursachte Schwingungen zu vermeiden.These Although known exhaust gas turbochargers are characterized by a compact Construction, but have a relatively complex construction, to avoid vibrations caused by the rotor.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, Turbolader bzw. Abgasturbolader zu schaffen, die bei hoher Robustheit und Standfestigkeit nur geringe Herstellungskosten verursachen.Therefore It is an object of the invention to turbocharger or turbocharger to create, which with high robustness and stability only small Cause manufacturing costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rotor im Wesentlichen nur an seinen axialen Enden radial und axial drehgelagert ist.These The object is achieved according to the invention that the rotor is substantially radial only at its axial ends and is axially rotatably mounted.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rotorlager an gut zugänglichen Positionen anzuordnen, so dass die Montage und Justage außerordentlich erleichtert und die Gefahr von Schwingungsanregungen weitgehend vermieden wird.The Invention is based on the general idea of the rotor bearings to arrange easily accessible positions, so that the assembly and adjustment greatly relieved and the danger is largely avoided by vibrational excitations.

Bei der Erfindung wird des Weiteren der Vorteil geboten, dass die Konstruktion und Montage von kombinierten Axial- und Radiallagern deutlich erleichtert wird.at The invention further provides the advantage that the construction and assembly of combined axial and radial bearings significantly easier becomes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdichterteil und der Turbinenteil des Rotors unmittelbar miteinander zu einem kombinierten einteiligen Verdichter- und Turbinenrad verbunden sind.According to one preferred embodiment of the invention is provided that the compressor part and the turbine part of the rotor immediately together to form a combined one-piece compressor and turbine wheel are connected.

Auf diese Weise lässt sich ein Rotor mit besonders geringem Gewicht und geringer Trägheit schaffen, wie es für ein optimales Betriebsverhalten des Abgasturboladers wünschenswert ist. In diesem Zusammenhang kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass der Verdichterteil und der Turbinenteil an radial äußeren Bereichen ihrer einander zugewandten Stirnseiten miteinander verbunden sind. Da durch lässt sich eine besonders biegesteife und dünnwandige, hohle Konfiguration ohne nennenswerte massive Teile erreichen.On this way, a rotor with a particularly low Create weight and low inertia, as it is for an optimal operating behavior of the exhaust gas turbocharger desirable is. In this context may be appropriate be that the compressor part and the turbine part at radially outer Regions of their facing end faces connected to each other are. Because of it can be a particularly rigid and thin-walled, hollow configuration without significant massive Reach parts.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Turboladers einen im Wesentlichen in der Radialebene der Verbindung zwischen Verdichterteil und Turbinenteil des Rotors angeordneten Distanzring zur Trennung von Verdichter- und Turbinenseite des Gehäuses aufweist.According to one further advantageous embodiment of the invention can be provided be that the housing of the turbocharger a substantially in the radial plane of the connection between compressor part and turbine part the rotor arranged spacer ring for the separation of compressor and Turbine side of the housing has.

Dieser Distanzring kann in vielfältiger Weise ausgebildet sein, so besteht beispielsweise die vorteilhafte Möglichkeit, einen zwischen Distanzring und Rotor verbleibender Ringspalt als Labyrinthdichtung auszubilden.This Spacer ring can be designed in many ways, for example, there is the advantageous possibility a remaining between the spacer ring and rotor annular gap as Form labyrinth seal.

Im Übrigen kann der Distanzring als Lagerelement für verstellbare Leitschaufeln für eine variable Turbinengeometrie vorgesehen sein.Furthermore can the spacer ring as a bearing element for adjustable Guide vanes for a variable turbine geometry provided be.

Schließlich kann der Distanzring Steuerungsmittel für zumindest einen Umlaufweg zwischen Verdichter- und Turbinenseite des Abgasturboladers aufnehmen bzw. umfassen.After all the spacer ring control means for at least one Record the circulation path between the compressor and turbine side of the turbocharger or include.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.Furthermore is in terms of preferred features of the invention to the claims and the following explanation of the drawing, based the one particularly preferred embodiment of the invention will be described in more detail.

Schutz wird nicht nur für ausdrücklich angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.protection is not only for expressly stated or illustrated feature combinations but also in principle any combinations of the specified or illustrated individual features claimed.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, 1 an axial section of an exhaust gas turbocharger according to the invention,

2 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittebene II-II in 1, 2 a radial section corresponding to the sectional plane II-II in 1 .

3 einen Axialschnitt abgewandelter Ausführungsformen, 3 an axial section of modified embodiments,

4 einen Axialschnitt einer nochmals abgewandelten Ausführungsform, und 4 an axial section of a further modified embodiment, and

5 eine Prinzipdarstellung der wesentlichen Erfindungsgedanken. 5 a schematic representation of the essential inventive concept.

Gemäß 1 besitzt der dargestellte Abgasturbolader in prinzipiell bekannter Weise ein Verdichterrad 1 sowie ein dazu gleichachsiges Turbinenrad 2, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass diese beiden Räder 1 und 2 unmittelbar miteinander an einer radial äußeren Ringzone ihrer einander zugewandten Stirnseiten zu einem kombinierten Verdichter- und Turbinenrad unmittelbar miteinander verbunden sind. Zur Drehlagerung des Rotors 1, 2 dienen an dessen axialen Enden angeordnete kombinierte Axial- und Radiallager, deren Lagergehäuse 3 und 4 mittels verdichterseitiger Statorschaufeln 5 und turbinenseitiger Statorschaufeln 6 gehaltert sind und einen im Wesentlichen torpedoförmigen Außenumfang aufweisen. Die genannten Statorschaufeln 5 und 6 sind als Teile eines Verdichtergehäuses 7 sowie eines damit fest verbundenen Turbinengehäuses 8 angeordnet. Zwischen Verdichtergehäuse 7 und Turbinengehäuse 8 ist ein den Außenumfang des Rotors 1, 2 an der Verbindungsebene zwischen Verdichterrad 1 und Turbinenrad 2 umfassender Distanzring 9 angeordnet, welcher als Lagergehäuse für verstellbare Leitschaufeln 10 für eine variable Turbinengeometrie ausgebildet ist. Im Übrigen kann der Distanzring 9 noch Steuerungsmittel für Umlaufwege aufweisen, mit denen eine „Kurzschlussverbindung” zwischen Verdich tergehäuse 7 und Turbinengehäuse 8 herstellbar ist, etwa wenn der dem Turbolader zugeordnete Verbrennungsmotor bei nicht betätigtem Fahrpedal abgeregelt wird und einlassseitig keine komprimierte Luft vom Verdichter aufnehmen kann bzw. soll.According to 1 the illustrated turbocharger has a compressor wheel in a manner known in principle 1 and an equiaxed turbine wheel 2 , wherein according to the invention it is provided that these two wheels 1 and 2 are connected directly to each other at a radially outer annular zone of their facing end faces to a combined compressor and turbine directly. For rotary mounting of the rotor 1 . 2 serve at its axial ends arranged combined axial and radial bearings, the bearing housing 3 and 4 by means of compressor-side stator blades 5 and turbine-side stator blades 6 are supported and have a substantially torpedo-shaped outer circumference. The mentioned stator blades 5 and 6 are as parts of a compressor housing 7 and a turbine housing fixedly connected thereto 8th arranged. Between compressor housing 7 and turbine housing 8th is an outer circumference of the rotor 1 . 2 at the connection level between the compressor wheel 1 and turbine wheel 2 comprehensive spacer ring 9 arranged, which as a bearing housing for adjustable vanes 10 is designed for a variable turbine geometry. Incidentally, the spacer ring 9 still have control means for circulation paths, with which a "short circuit connection" between compaction tergehäuse 7 and turbine housing 8th can be produced, for example, if the engine associated with the turbocharger is decelerated when the accelerator pedal is not actuated and intake side can not absorb compressed air from the compressor or should.

Der zwischen dem Außenumfang des Rotors 1, 2 und dem Innenumfang des Distanzringes 9 verbleibende Ringspalt kann als Gas- oder Luftlager für den Rotor 1, 2 ausgebildet sein, wobei eine aktive Luftzufuhr durch einen Leckagestrom zwischen Verdichter und Turbinenseite des Abgasturboladers gewährleistet werden kann. Das genannte Gas- bzw. Luftlager ist bevorzugt lediglich als Zwischenlager zur Dämpfung von Vibrationsschwingungen des Rotors 1, 2 ausgebildet, im Wesentlichen wird der Rotor 1, 2 an seinen axialen Enden drehbar gelagert.The between the outer circumference of the rotor 1 . 2 and the inner circumference of the spacer ring 9 remaining annular gap can be used as a gas or air bearing for the rotor 1 . 2 be formed, with an active air supply can be ensured by a leakage current between the compressor and the turbine side of the exhaust gas turbocharger. Said gas or air bearing is preferred only as an intermediate storage for damping vibration vibrations of the rotor 1 . 2 formed, in essence, the rotor 1 . 2 rotatably mounted at its axial ends.

Dabei sind innerhalb der Lagergehäuse 3 und 4 vorzugsweise Luftlager angeordnet, und zwar in Form kombinierter Axial- und Radiallager, wobei das Axiallager im Lagergehäuse 3 einer Achsverschiebung nach links und das Axiallager im Lagergehäuse 4 einer Achsverschiebung nach rechts entgegenwirkt. Wie in der Zeichnung stark schematisiert dargestellt ist, können die Luftlager analog einem Kegelrollenlager ausgebildet sein, welches ebenfalls einerseits Axialkräfte in einer Richtung und andererseits Radialkräfte aufzunehmen vermag. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besitzen die axialen Enden des Rotors 1, 2 eine Kegelstumpfform bzw. die Form eines Kegelstumpfmantels, und die in den Lagergehäusen 3 und 4 angeordneten Lagerschalen besitzen eine entsprechend gegengleiche Form, derart, dass zwischen den axialen Enden des Rotors 1, 2 und den Lagerschalen ein kegelstumpfmantelförmiger Abstandsraum für ein dort erzeugbares Luftpolster verbleibt. Grundsätzlich können die Luftlager in den Lagergehäusen 3 und 4 als statische Luftlager ausgebildet sein, das heißt, das den Rotor 1, 2 lagernde Luftpolster wird ausschließlich durch die Drehbewegung des Rotors 1, 2 erzeugt. Dabei muss allerdings in Kauf genommen werden, dass ein solches „statisches” Luftpolster erst bei höheren Drehzahlen des Rotors 1, 2 seine wünschenswerte Tragkraft erreicht und dementsprechend in einer Startphase mechanische Reibung zwischen den Axialenden des Rotors 1, 2 und den Lagerschalen in den Gehäusen 3 und 4 auftreten kann.Here are within the bearing housing 3 and 4 preferably arranged air bearing, in the form of combined axial and radial bearings, wherein the thrust bearing in the bearing housing 3 an axial shift to the left and the thrust bearing in the bearing housing 4 counteracts an axis shift to the right. As shown very schematically in the drawing, the air bearings can be analogous to a tapered roller bearing, which also on the one hand axial forces in one direction and on the other hand is able to absorb radial forces. As can be seen from the drawing, have the axial ends of the rotor 1 . 2 a truncated cone shape or the shape of a truncated cone, and in the bearing housings 3 and 4 arranged bearing shells have a corresponding counter-equivalent shape, such that between the axial ends of the rotor 1 . 2 and the bearing shells a truncated cone-shaped spacer space for a there producible air cushion remains. Basically, the air bearings in the bearing housings 3 and 4 be designed as static air bearings, that is, the rotor 1 . 2 overlapping air cushion is exclusively due to the rotary motion of the rotor 1 . 2 generated. However, it must be accepted that such a "static" air cushion only at higher speeds of the rotor 1 . 2 achieves its desirable carrying capacity and, accordingly, in a starting phase mechanical friction between the axial ends of the rotor 1 . 2 and the bearing shells in the housings 3 and 4 can occur.

Vorzugsweise sind die Luftlager als aufgeladene statische Luftlager ausgebildet, das heißt es wird aktiv Luft in die Spalträume zwischen den axialen Rotorenden und den Lagerschalen eingeblasen, so dass bereits bei stehendem Rotor ein tragfähiges Luftpolster und dementsprechend Berührungsfreiheit zwischen den axialen Enden des Rotors 1, 2 und den Lagerschalen in den Gehäusen 3 und 4 vorliegt. Die Lagerluft kann beispielsweise über (nicht dargestellte) Zuluftkanäle in den verdichterseitigen bzw. turbinenseitigen Statorschaufeln 5, 6 eingeblasen werden.Preferably, the air bearings are designed as charged static air bearings, that is, actively air is blown into the gaps between the axial rotor ends and the bearing shells, so that even when the rotor is a viable air cushion and, accordingly, freedom of contact between the axial ends of the rotor 1 . 2 and the bearing shells in the housings 3 and 4 is present. The bearing air can, for example, via supply air ducts (not shown) in the compressor-side or turbine-side stator blades 5 . 6 be blown.

Stattdessen ist es auch möglich und vorteilhaft, beispielsweise nur in den verdichterseitigen Statorschaufeln 5 Zuluftkanäle vorzusehen und die Luftlager an den axialen Enden des Rotors 1, 2 über eine Zentralbohrung 11 im Rotor 1, 2 miteinander zur Luftversorgung zu verbinden. Damit wird die über die Zuluftkanäle in den verdichterseitigen Statorschaufeln 5 eingeblasene Lagerluft zunächst dem Luftlager im Lagergehäuse 3 und nachfolgend über die Zentralbohrung 11 dem Luftlager im Lagergehäuse 4 zugeführt. Bei dieser Anordnung kann der Hohlraum im Rotor 1, 2 zwischen Verdichterrad 1 und Turbinenrad 2 als Druckspeicher für die Lagerluft genutzt werden.Instead, it is also possible and advantageous, for example, only in the compressor-side stator blades 5 Provide supply air ducts and the air bearings at the axial ends of the rotor 1 . 2 via a central hole 11 in the rotor 1 . 2 to connect with each other for air supply. This is the over the supply air ducts in the compressor-side stator blades 5 injected bearing air first the air bearing in the bearing housing 3 and subsequently via the central hole 11 the air bearing in the bearing housing 4 fed. In this arrangement, the cavity in the rotor 1 . 2 between compressor wheel 1 and turbine wheel 2 be used as accumulator for the internal clearance.

Gegebenenfalls können von dem genannten Hohlraum aus auch Radialöffnungen in den Ringspalt innerhalb des Distanzringes 9 führen, so dass auch dort ein Luftlager ermöglicht wird, wobei dieses aufgrund der großen Umfangsfläche des Rotors 1, 2 innerhalb des Distanzringes 9 in der Startphase des Betriebes des Abgasturboladers den Hauptanteil der radialen Last des Rotors 1, 2 aufnehmen kann.Optionally, from the mentioned Cavity also radial openings in the annular gap within the spacer ring 9 lead, so that also there an air bearing is made possible, this being due to the large peripheral surface of the rotor 1 . 2 within the spacer ring 9 in the starting phase of the operation of the exhaust gas turbocharger, the majority of the radial load of the rotor 1 . 2 can record.

Vorteilhaft ist, dass die über die Zentralbohrung 11 durch den Rotor 1, 2 geleitete Lagerluft auch zur Kühlung des Rotors 1, 2 genutzt werden kann.It is advantageous that the over the central bore 11 through the rotor 1 . 2 guided bearing clearance also for cooling the rotor 1 . 2 can be used.

Der in 3 dargestellte Abgasturbolader unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Ausführungsform zunächst durch eine abgeänderte Konfiguration des Gehäuses. Während gemäß 2 eine axiale Zuführung der Luft zum Verdichterrad 1 vorgesehen ist, erfolgt die Luftzuführung bei der Ausführungsform nach 3 in radialer Richtung über einen die Verdichterradachse spiralig umfassenden Zuluftkanal.The in 3 shown exhaust gas turbocharger differs from the in 2 illustrated embodiment first by a modified configuration of the housing. While according to 2 an axial supply of air to the compressor wheel 1 is provided, the air supply takes place in the embodiment according to 3 in the radial direction over a Verdichterradachse spirally comprehensive supply air duct.

Während bei der Ausführungsform nach 2 die das Turbinenrad 2 antreibenden Abgase in Stromrichtung nach dem Turbinenrad axial abströmen, ist bei der Ausführungsform gemäß 3 eine radiale Abströmung über einen die Turbinenachse spiralig umfassenden Abstromkanal vorgesehen.While in the embodiment according to 2 the turbine wheel 2 driving exhaust gases flow downstream in the direction of the turbine wheel, is in the embodiment according to 3 provided a radial outflow over a turbine axis comprising the spiral outflow channel.

Durch die radiale Luftzufuhr auf der Verdichterseite und die radiale Gasabfuhr auf der Turbinenseite wird die Möglichkeit geboten, den Abgasturbolader mit zumindest annähernd senkrecht bzw. prinzipiell beliebig ausgerichteter Rotorachse anzuordnen, während bei der Ausführungsform der 2 in der Regel eine Anordnung mit horizontaler Rotorachse vorgesehen ist.Due to the radial air supply on the compressor side and the radial gas discharge on the turbine side, the possibility is offered to arrange the exhaust gas turbocharger with at least approximately perpendicular or in principle arbitrarily aligned rotor axis, while in the embodiment of 2 usually an arrangement with a horizontal rotor axis is provided.

Im Übrigen ähnelt die Ausführungsform der 3 weitestgehend der Ausführungsform der 2. So sind das Verdichterrad 1 und das Turbinenrad 2 auf ihren einander zugewandten Rückseiten an radialen Außenbereichen miteinander zu einem kombinierten Verdichter- und Turbinenrad verbunden, wobei der Verbindungsbereich axial und radial vom Distanzring 9 umfasst wird, der einerseits innerhalb des Lagergehäuses den Verdichterbereich vom Turbinenbereich trennt und andererseits als Träger- und Lagerring für die Leitschaufeln 10 der variablen Turbinengeometrie ausgebildet ist.Incidentally, the embodiment is similar to the 3 largely the embodiment of the 2 , So are the compressor wheel 1 and the turbine wheel 2 connected on their mutually facing backsides at radial outer regions with each other to a combined compressor and turbine wheel, wherein the connecting portion axially and radially from the spacer ring 9 is included, on the one hand within the bearing housing the compressor area separates from the turbine area and on the other hand as a carrier and bearing ring for the guide vanes 10 the variable turbine geometry is formed.

Außerdem ist der Rotor wiederum an den voneinander freien Enden der Rotorwelle drehgelagert, wobei sowohl verdichter- als auch turbinenseitig eine radiale gasstatische Lagerung 12 sowie am verdichterseitigen freien Ende der Rotorwelle auch eine in beiden axialen Richtungen wirksame gasstatische Axiallagerung 13 vorgesehen sein kann. Bei einer gasstatischen Lagerung wird durch entsprechende Aufladung, d. h. aktive Zufuhr von Luft oder Gas in das Lager gewährleistet, dass bereits im Stillstand des Rotors die relativ zueinander beweglichen Teile durch ein Gas- oder Luftpolster voneinander getrennt sind, d. h. keinen unmittelbaren Kontakt miteinander haben.In addition, the rotor is in turn rotatably mounted on the mutually free ends of the rotor shaft, wherein both the compressor and the turbine side, a radial gas-static storage 12 and at the compressor-side free end of the rotor shaft also effective in both axial directions gasstatic thrust bearing 13 can be provided. In a gas-static storage is ensured by appropriate charging, ie active supply of air or gas in the camp that already relatively stationary parts are separated by a gas or air cushion, ie have no direct contact with each other at standstill of the rotor.

Gegebenenfalls kann die Radiallagerung 12 auch gasdynamisch ausgebildet sein, d. h. unabhängig von einer ggf. vorhandenen Aufladung des Lagers durch Zufuhr von Gas oder Luft werden die relativ zueinander beweglichen Teile erst bei Erreichen einer Mindestdrehzahl durch eine Gas- oder Luftschicht voneinander getrennt. Die Aufladung dient hier im Wesentlichen nur zur Erhöhung der Tragkraft des Lagers, bewirkt jedoch keine Trennung der relativ zueinander beweglichen Teile im Stillstand.Optionally, the radial bearing 12 be formed gas-dynamic, ie, regardless of a possibly existing charging of the bearing by supplying gas or air, the relatively movable parts are separated from each other only upon reaching a minimum speed by a gas or air layer. The charge here serves essentially only to increase the carrying capacity of the bearing, but does not cause separation of the relatively movable parts at a standstill.

Gemäß 4 kann wiederum eine gasdynamische Radiallagerung 12 vorgesehen und mit einer hydrodynamischen Axiallagerung 13 kombiniert sein.According to 4 in turn can be a gas-dynamic radial bearing 12 provided and with a hydrodynamic thrust bearing 13 be combined.

Anstelle der hydrodynamischen Axiallagerung 13 kann auch eine gekapselte Axiallagerung mit Lebensdauerschmierung vorgesehen sein.Instead of the hydrodynamic axial bearing 13 It is also possible to provide an encapsulated axial bearing with lifetime lubrication.

Die Vorteile einer radialen gasstatischen Lagerung in Kombination mit einer gasstatischen Axiallagerung liegen vor allem darin, dass eine im Vergleich zum konventionellen gleitgelagerten Abgasturbolader einfachere Konstruktion gegeben ist, außerdem ist die Ölfreiheit der Lagerung des Rotors des Abgasturboladers vorteilhaft, weil einerseits jegliche Ölemissionen vermieden und andererseits Zu- und Abfuhrleitungen für das Öl an den Lagern erübrigt werden.The Advantages of a radial gasatic storage in combination with A gasatic axial bearing are mainly in that a in comparison to the conventional plain bearing turbocharger simpler construction is given, also is the oil-free the storage of the rotor of the exhaust gas turbocharger advantageous, because on the one hand avoid any oil emissions and on the other hand supply and discharge lines for the oil at the camps are unnecessary.

Ähnliche Vorteile werden durch die Kombination einer radialen gasdynamischen Lagerung mit einer gasstatischen Axiallagerung sowie die Kombination einer radialen gasdynamischen Lagerung mit einer gasdynamischen Axiallagerung erreicht.Similar Benefits are due to the combination of a radial gas dynamic Storage with a gas-static axial bearing as well as the combination a radial gas-dynamic storage with a gas-dynamic Axial storage reached.

Bei der Kombination einer radialen gasdynamischen Lagerung mit einer hydrodynamischen Axiallagerung ist vorteilhaft, dass im Vergleich zum konventionellen gleitgelagerten Abgasturbolader eine einfachere Konstruktion sowie ein geringer Ölbedarf für die Lagerung gegeben sind. Neben einer reduzierten Ölemission wird darüber hinaus der Vorteil geboten, dass die Zufuhr- und Abfuhrleitungen für das Öl gegenüber herkömmlichen Abgasturboladern verkürzt werden können.at the combination of a radial gas dynamic bearing with a hydrodynamic axial bearing is advantageous in that to the conventional plain bearing turbocharger a simpler Construction and a low oil consumption for the Storage are given. In addition to a reduced oil emission In addition, the advantage is offered that the supply and discharge lines for the oil opposite be shortened conventional turbochargers can.

Bei allen oben dargestellten Ausführungsformen ist vorteilhafter Weise auf der Turbinenseite, d. h. im Hochtemperaturbereich des Abgasturboladers eine Luft- bzw. Gaslagerung vorgesehen. Somit kann hier kein Schmierstoff austreten und/oder verkoken.at All the embodiments shown above is more advantageous Way on the turbine side, d. H. in the high temperature range of Exhaust gas turbocharger an air or gas storage provided. Thus, here can no lubricant escaping and / or coking.

Alle anhand der 3 und 4 erläuterten Lageranordnungen können prinzipiell auch bei dem Abgasturbolader gemäß 2 eingesetzt werden.All based on the 3 and 4 explained Bearing arrangements can in principle also in the exhaust gas turbocharger according to 2 be used.

Die 5 zeigt nochmals zusammenfassend das Prinzip der Erfindung: Der vom Turbinenrad 2 und dem Verdichterrad 1 gebildete Rotor ist an den axialen Enden drehgelagert, so dass Verdichter- und Turbinenrad 1, 2 zwischen den Lagerstellen 3 und 4 angeordnet sind.The 5 again summarizes the principle of the invention: The turbine of the wheel 2 and the compressor wheel 1 formed rotor is rotatably mounted at the axial ends, so that compressor and turbine wheel 1 . 2 between the bearings 3 and 4 are arranged.

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Turbolader mit einem einen Verdichterteil (1) sowie einen Turbinenteil (2) aufweisenden Rotor (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1, 2) im Wesentlichen nur an seinen axialen Enden radial und/oder axial drehgelagert ist.Turbocharger with a compressor part ( 1 ) and a turbine part ( 2 ) having rotor ( 1 . 2 ), characterized in that the rotor ( 1 . 2 ) is substantially only radially and / or axially rotatably mounted at its axial ends. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterteil (1) und der Turbinenteil (2) unmittelbar miteinander zu einem kombinierten Verdichter- und Turbinenrad (1, 2) verbunden sind.Turbocharger according to claim 1, characterized in that the compressor part ( 1 ) and the turbine part ( 2 ) directly to each other to a combined compressor and turbine wheel ( 1 . 2 ) are connected. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterteil (1) und der Turbinenteil (2) an radial äußeren Bereichen ihrer einander zugewandten Stirnseiten miteinander verbunden sind.Turbocharger according to claim 1 or 2, characterized in that the compressor part ( 1 ) and the turbine part ( 2 ) are connected to each other at radially outer regions of their facing end faces. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1, 2) mit zentralen Axialfortsetzen an den voneinander abgewandten Stirnseiten des Verdichterteils (1) und des Turbinenteils (2) drehgelagert ist.Turbocharger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor ( 1 . 2 ) with central Axialfortsetzen at the opposite end faces of the compressor part ( 1 ) and the turbine part ( 2 ) is rotatably mounted. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Verdichtergehäuseteil (7) und einem Turbinengehäuseteil (8) im Bereich der Radialebene der Verbindung zwischen dem Verdichterteil (1) und dem Turbinenteil (2) des Rotors (1, 2) ein Distanzring (9) zur Trennung von Verdichter und Turbinenseite des Gehäuses (7, 8) des Abgasturboladers angeordnet ist.Turbocharger according to one of claims 1 to 4, characterized in that between a compressor housing part ( 7 ) and a turbine housing part ( 8th ) in the region of the radial plane of the connection between the compressor part ( 1 ) and the turbine part ( 2 ) of the rotor ( 1 . 2 ) a spacer ring ( 9 ) for the separation of compressor and turbine side of the housing ( 7 . 8th ) of the exhaust gas turbocharger is arranged. Turbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (9) als Lagerelement für verstellbare Leitschaufeln (10) einer variablen Turbinengeometrie vorgesehen ist.Turbocharger according to claim 5, characterized in that the spacer ring ( 9 ) as a bearing element for adjustable guide vanes ( 10 ) is provided a variable turbine geometry. Turbolader nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (9) Steuerungsmittel für zumindest einen Umlaufweg zwischen Verdichter- und Turbinenseite des Abgasturboladers aufnimmt bzw. umfasst.Turbocharger according to one of claims 5 and 6, characterized in that the spacer ring ( 9 ) Receives or comprises control means for at least one circulation path between the compressor and turbine side of the exhaust gas turbocharger. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als kombinierte Axial- und Radiallager mit Luftlagerung ausgebildet sind.Turbocharger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are designed as a combined axial and radial bearings with air bearings. Turbolader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische Luftlagerung vorgesehen ist.Turbocharger according to claim 8, characterized in that that a dynamic air bearing is provided. Turbolader nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerluft für eine aufgeladene gasdynamische oder gasstatische Lagerung über einen Zuluftkanal zunächst dem verdichterseitigen Luftlager (3) und des Weiteren über eine Zentralbohrung (11) im Verdichter- und Turbinenrad (1, 2) dem turbinenseitigen Luftlager (4) zuführbar ist.Turbocharger according to claim 8 or 9, characterized in that bearing air for a supercharged gas-dynamic or gas-static storage via a supply air duct initially the compressor-side air bearing ( 3 ) and furthermore via a central bore ( 11 ) in the compressor and turbine wheel ( 1 . 2 ) the turbine-side air bearing ( 4 ) can be fed. Turbolader nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralbohrung (11) mit einem im kombinierten Verdichter- und Turbinenrad (1, 2) verbleibenden Hohlraum verbunden ist.Turbocharger according to claim 10, characterized in that the central bore ( 11 ) with a combined compressor and turbine wheel ( 1 . 2 ) remaining cavity is connected. Turbolader nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum über Radialöffnungen mit einem Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Verdichter- und Turbinenrades (1, 2) und einem Innenumfang im Gehäuse des Abgasturboladers verbunden ist.Turbocharger according to claim 11, characterized in that the cavity via radial openings with an annular gap between the outer periphery of the compressor and turbine wheel ( 1 . 2 ) And an inner circumference in the housing of the exhaust gas turbocharger is connected. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1, 2) nur verdichterseitig axial gelagert ist.Turbocharger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rotor ( 1 . 2 ) is mounted axially only on the compressor side. Turbolader nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Lager als hydrodynamisches Lager oder als Festschmierstofflager ausgebildet ist.Turbocharger according to claim 13, characterized in that that the axial bearing as a hydrodynamic bearing or as solid lubricant bearings is trained. Turbolader mit einem einen Verdichterteil (1) sowie einen Turbinenteil (2) aufweisenden Rotor (1, 2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Verdichterteil (1) und dem Turbinenteil (2) keine Lagerungselemente befinden, und die radialen bzw. axialen Drehlagerstellen an den axialen Enden des Rotors positioniert sind.Turbocharger with a compressor part ( 1 ) and a turbine part ( 2 ) having rotor ( 1 . 2 ), in particular according to one of claims 1 to 14, characterized in that between compressor part ( 1 ) and the turbine part ( 2 ) are no bearing elements, and the radial or axial pivot points are positioned at the axial ends of the rotor. Turbolader nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lagerung sich an der Verdichterseite des Rotors befindet.Turbocharger according to claim 15, characterized in that that the axial bearing is on the compressor side of the rotor located. Turbolader nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lagerung sich an der Turbinenseite des Rotors befindet.Turbocharger according to claim 15, characterized in that that the axial bearing is located on the turbine side of the rotor. Turbolader nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lagerung sich an der Turbinen- und Verdichterseite des Rotors befindet.Turbocharger according to claim 15, characterized in that that the axial bearing on the turbine and compressor side of the rotor is located. Turbolader nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als axiale und radiale Luftlager ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 16 or 17, characterized in that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are formed as axial and radial air bearings. Turbolader nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als axiale hydrodynamische und radiale Luftlager ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 16 or 17, characterized in that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are designed as axial hydrodynamic and radial air bearings. Turbolader nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als Festschmierstoff- und radiale Luftlager ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 16 or 17, characterized in that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are designed as solid lubricant and radial air bearings. Turbolader nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als kombinierte Axial- und Radiallager mit gasstatischer Luftlagerung ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 18, characterized ge indicates that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are designed as combined axial and radial bearings with gas-static air bearing. Turbolader nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlager (3, 4) als kombinierte Axial- und Radiallager mit gasdynamischer Luftlagerung ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 18, characterized in that the rotor bearings ( 3 . 4 ) are designed as combined axial and radial bearings with gas-dynamic air bearing. Turbolader nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftlager gasdynamisch ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 19, characterized in that that the air bearings are gas-dynamic. Turbolader nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftlager gasstatisch ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 19, characterized in that that the air bearings are gas-formed. Turbolader nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Luftlagerung gasdynamisch und die axiale Luftlagerung gasstatisch ausgebildet sind.Turbocharger according to claim 19, characterized in that that the radial air storage gas-dynamic and the axial air storage Gas-formed. Turbolader nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Luftlagerung gasdynamisch ausgebildet ist.Turbocharger according to claim 20, characterized in that that the radial air bearing is formed gas-dynamically. Turbolader nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Luftlagerung gasstatisch ausgebildet ist.Turbocharger according to claim 20, characterized in that that the radial air bearing is formed gas-tight. Turbolader nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Luftlagerung gasdynamisch ausgebildet ist.Turbocharger according to claim 21, characterized in that that the radial air bearing is formed gas-dynamically. Turbolader nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Luftlagerung gasstatisch ausgebildet ist.Turbocharger according to claim 21, characterized in that that the radial air bearing is formed gas-tight.
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