DE102008054265A1

DE102008054265A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102008054265A1
Application number: DE102008054265A
Authority: DE
Inventors: Michael Just; Senol Sögüt
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-06
Also published as: US20100111692A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1), insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Lagergehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad (4) trägt, wobei ein Dichtringträger (5) vorgesehen ist, der zumindest einen Dichtring (6) trägt und über diesen einen zu einem Lagergehäusedeckel (7) bestehenden Radialspalt (8) abdichtet. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Dichtringträger (5) eine zumindest zweifach radial gestufte Außenkontur aufweist, wobei auf zumindest einer Außenseite der äußren Radialstufe (9) eine Umfangsnut (10) zur Aufnahme des Dichtrings (6) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Lagergehäuse gelagerten Welle, die turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ladeeinrichtungen, insbesondere Abgasturbolader, werden heutzutage zur Leistungsanpassung bzw. Leistungssteigerung bereits vielfach eingesetzt und sind daher langjährig erprobt. Die Ladeeinrichtungen weisen dabei jeweils eine, in einem Lagergehäuse gelagerte Welle auf, wobei üblicherweise verdichterseitig und turbinenseitig ein drehfest auf der Welle angeordneter Dichtringträger vorgesehen ist, an welchem Dichtringe zur Abdichtung der Welle gegenüber dem Lagergehäuse bzw. einem Lagergehäusedeckel angeordnet sind. Hierbei werden üblicherweise Wellendichtringe aus Metall verwendet. Um ein unerwünschtes Austreten von Lageröl, insbesondere auf die Turbinenseite, oder ein ebenfalls unerwünschtes verdichterseitiges Eindringen von Abgasen in das Lagergehäuse vermeiden zu können, gibt es bereits Ausführungen, mit zwei axial zueinander beabstandet angeordneten Dichtringen, die wellenseitig, das heißt dichtringseitig, in einer Umfangsnut laufen und am Lagergehäusedeckel bzw. am Lagergehäuse anliegen. Durch das Vorsehen mehrerer, axial zueinander beabstandet angeordneter Dichtringe, kann eine besonders effektive Abdichtung erzielt werden, da insbesondere durch den zweiten Dichtring zusätzliche Druckverluste im Dichtspalt erzeugt werden können. Im Vergleich zu lediglich einem Dichtring, ergeben sich bei dem Vorsehen von zwei Dichtringen jedoch neben einer äußerst aufwändigen Montage auch zusätzliche Kosten für den zweiten Dichtring. Insbesondere beim Montieren der Dichtringe kann es zu einem Verkeilen kommen, wodurch die Oberfläche im Lagergehäusedeckel, bis hin zum Spanablösen, beschädigt werden kann. Selbst bei zentrierter Welle reibt dabei der Dichtring in der Bohrung und verursacht Oberflächenbeschädigungen (Riefen), wobei bei einer Konstruktion mit zwei Dichtringen mit gleichem Durchmesser der zweite Dichtring über die gleiche Oberfläche wie der erste Dichtring geschoben werden muss und dabei Partikel ablöst. Eine derartige Partikelablösung bedingt eine Beeinträchtigung der Funktion und der Sauberkeit.
Eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung ist beispielsweise aus der WO 2004/063535 A1 bekannt, wobei hier ebenfalls zur Verbesserung der Dichtwirkung zwei durchmessergleiche axial zueinander beabstandete Dichtringe, insbesondere Wellendichtringe, vorgesehen sind.
Eine weitere Ladeeinrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 394 451 B1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche eine besonders effektive Abdichtung zwischen einer Welle und einem Lagergehäuse bzw. einem Lagergehäusedeckel aufweist.
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, bei einer Ladeeinrichtung mit einer in einem Lagergehäuse gelagerten Welle einen zumindest zweifache radial gestuften Dichtringträger vorzusehen, welcher drehfest mit der Welle verbunden ist, und welcher auf zumindest einer Außenseite der äußeren Radialstufe eine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtringes aufweist. Über diesen Dichtring, welcher beispielsweise als Wellendichtring ausgebildet sein kann, kann ein zu einem Lagergehäusedeckel bestehender Radialspalt effektiv abgedichtet werden, wobei durch die zumindest zweifach radial gestufte Außenkontur des Dichtringträgers eine zusätzliche Labyrinthdichtung erzeugt wird, die zu einem Druckverlust und dadurch zu einer verbesserten Dichtwirkung führt. Das Herstellen eines derartig zumindest zweifach radial gestuften Dichtringträgers ist dabei mittels entsprechender Drehwerkzeuge äußerst einfach und kostengünstig realisierbar, so dass im Vergleich zu einem nicht gestuften Dichtringträger mit lediglich einem Dichtring eine deutlich verbesserte Dichtwirkung erzielt werden kann. Im Vergleich zu einem Dichtringträger mit zwei axial zueinander beabstandeten und durchmessergleichen Dichtringen, kann durch den Wegfall des zweiten Dichtrings eine Kostenersparnis erzielt werden. Gleichzeitig wird mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung eine Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit erreicht, da die Gesamtanzahl an verbauten Bauteilen im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen geringer ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Dichtringträger eine zweifach radial gestufte Außenkontur auf, wobei auf einer jeweiligen Außenseite jeder Radialstufe eine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtringes angeordnet ist, so dass der Dichtringträger zwei Dichtringe unterschiedlichen Durchmessers trägt. Durch das Vorsehen zweier Dichtringe mit unterschiedlichem Durchmesser, können diese, ohne sich gegenseitig negativ zu beeinflussen, einfach montiert werden. Im Vergleich zu zwei Dichtringen mit gleichem Durchmesser, kann insbesondere ein, eine Bohrung im Lagergehäusedeckel beschädigendes Verkeilen bzw. Verklemmen der beiden Dichtringe beim Aufbringen auf den Dichtringträger zuverlässig vermieden werden. Darüber hinaus wird bei einer Lösung mit zwei Dichtringen mit unterschiedlichem Durchmesser ein Einführen in unterschiedliche Bohrungen im Lagergehäusedeckel erzwungen, so dass insbesondere der Dichtring mit dem kleineren Durchmesser ein Beschädigen der Bohrung mit dem größeren Durchmesser nicht bewirken kann.
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 Ladeeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Dichtringträger,
2 eine Detaildarstellung der Schnittdarstellung im Bereich des Dichtringträgers,
3 einen Schnitt durch eine Ladeeinrichtung mit einem zwei Dichtringe tragenden Dichtringträger,
4 einen Detailausschnitt A im Bereich des Dichtringträgers.
Entsprechend der 1 weist eine lediglich bereichsweise dargestellte Ladeeinrichtung 1, beispielsweise ein Abgasturbolader, eine, in einem Lagergehäuse 2 gelagerte Welle 3 auf, die verdichterseitig ein Verdichterrad 4 trägt. Turbinenseitig trägt die Welle 3 dabei ein nicht gezeigtes Turbinenrad, wobei die folgenden Ausführungen prinzipiell sowohl für die Verdichterseite als auch für die Turbinenseite gelten. Auf der Welle 3 aufgebracht ist ein Dichtringträger 5, der zumindest einen Dichtring 6 trägt und über diesen einen zu einem Lagergehäusedeckel 7 bestehenden Radialspalt 8 abdichtet. Der Dichtringträger 5 weist dabei erfindungsgemäß eine zumindest zweifach radial gestufte Außenkontur auf, wobei auf zumindest einer Außenseite der äußeren Radialstufe 9 eine Umfangsnut 10 zur Aufnahme des Dichtringes 6 angeordnet ist. Gemäß der Darstellung in 1 weist dabei der Dichtringträger 5 lediglich auf seiner äußeren Radialstufe 9 einen Dichtring 6 auf, während der Dichtringträger 5 gemäß der 4 sowohl auf der äußeren Radialstufe 9 als auch auf der inneren Radialstufe 11 jeweils einen Dichtring 6, 6' trägt.
Über die gestufte erfindungsgemäße Außenkontur wird zusätzlich eine Labyrinthdichtung geschaffen, die einen Druckabfall im Radialspalt 8 bewirkt und dadurch eine verbesserte Dichtung erzeugt. Dabei ist bereits die gemäß der 1 gezeigte Lösung im Hinblick auf die Dichtwirkung als besser zu bezeichnen, als die im Stand der Technik bekannten Lösungen, wobei die gemäß den 3 und 4 gezeigte Lösung mit zwei Dichtringen 6 und 6' eine nochmalige Verbesserung der Dichtwirkung bewirkt.
Darüber hinaus kann zur Verbesserung der Dichtwirkung am Lagergehäusedeckel 7 und/oder am Dichtringträger 5 im Bereich des gestuften Radialspaltes 8, einen Druckverlust erzeugende Oberflächenstruktur vorgesehen sein, welche beispielsweise mit nicht näher bezeichneten und gezeichneten Nuten versehen ist. Zwischen den beiden Stufen 9 und 11 des Dichtringträgers 5 ist eine Axialkräfte aufnehmende Anlauffläche angeordnet, die im günstigsten Fall als Axiallager dienen kann. Die für die Dichtung verwendeten Dichtringe 6, 6' sind dabei vorzugsweise als sogenannte Wellendichtringe ausgebildet. Wellendichtringe sind üblicherweise mit festem Sitz in einem Gehäuse oder einem Gehäusedeckel eingebaut, während ihre Dichtlippe auf einer sich drehenden Oberfläche einer Weile gleitet.
Mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 1 lässt sich insbesondere eine einfachere und kostengünstigere Montage der bzw. des Dichtrings 6, 6' ohne Beschädigung einer Bohrung bzw. ohne Beschädigung des bzw. der Wellendichtringe 6, 6' bewirken, da insbesondere bei dem Einsatz von zwei, einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisenden Wellendichtringe 6, 6', die in Axialrichtung übereinander bewegt werden können, ohne dabei zu verklemmen bzw. zu verkeilen. Insbesondere ein derartiges Verklemmen bzw. Verkeilen hat in der Vergangenheit zu einem Spanabheben geführt, wodurch die Dichtringe 6, 6' und/oder die Bohrung im Lagergehäusedeckel 7 beschädigt wurden. Im dem erfindungsgemäß gestuften ausgebildeten Dichtringträger 5 lässt sich auch eine erheblich verbesserte Dichtwirkung erreichen, so dass beispielsweise kein zusätzliches Ölabweisblech mehr möglich ist. Durch eine entsprechende Kontur (Ölauffangraum) im Lagergehäusedeckel 7 bzw. in einer Rückwand, wird darüber hinaus der schnelle Abtransport des bis sichergestellt. Insgesamt lässt sich mit der erfindungsgemäßen Abdichtlösung eine kostengünstige und besonders effektive Dichtung erreichen, die insbesondere eine einfache Montage ermöglicht.
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

- WO 2004/063535 A1 [0003]
- EP 1394451 B1 [0004]

Claims

Ladeeinrichtung (1), insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Lagergehäuse (2) gelagerten Welle (3), die turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad (4) trägt, wobei ein Dichtringträger (5) vorgesehen ist, der zumindest einen Dichtring (6) trägt und über diesen einen zu einem Lagergehäusedeckel (7) bestehenden Radialspalt (8) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (5) eine zumindest zweifach radial gestufte Außenkontur aufweist, wobei auf zumindest einer Außenseite der äußeren Radialstufe (9) eine Umfangsnut (10) zur Aufnahme des Dichtrings (6) angeordnet ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zumindest zwei Radialstufen (9, 11) eine Axialkräfte aufnehmende Anlauffläche vorgesehen ist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (5) eine zweifach radial gestufte Außenkontur aufweist, wobei auf einer jeweiligen Außenseite jeder Radialstufe (9, 11) eine Umfangsnut (10, 10') zur Aufnahme eines Dichtrings (6, 6') angeordnet ist, so dass der Dichtringträger (5) zwei Dichtringe (6, 6') unterschiedlichen Durchmessers trägt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Lagergehäusedeckel (7) und dem Dichtringträger (5) ausgebildete gestufte Radialspalt (8) als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagergehäusedeckel (7) und/oder der Dichtringträger (5) im Bereich des gestuften Radialspalts (8) eine einen Druckverlust erzeugende Oberflächenstruktur, insbesondere mit Nuten, aufweist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Dichtring (6, 6') als Wellendichtring ausgebildet ist.