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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere
einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
EP 1 672 177 A1 ist
eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung bekannt, die
ein Lagergehäuse und ein damit verbundenes Turbinengehäuse sowie
eine im Turbinengehäuse angeordnete variable Turbinengeometrie
aufweist. Zwischen der variablen Turbinengeometrie und dem Lagergehäuse
ist dabei eine Scheibenfeder angeordnet, welche aus zumindest zwei
Materiallagen aufgebaut ist. Hierdurch soll die Scheibenfeder einerseits
eine definierte Vorspannkraft erzeugen und andererseits eine Verbesserung
der Abschirmfunktion gegenüber Hitze bewirken.
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Nachteilig
bei aus dem Stand der Technik bekannten Scheiben- bzw. Tellerfedern
ist, dass die eingesetzten Tellerfedern üblicherweise eine
sehr steile Feder-Kennlinie mit einer großen Federrate
aufweisen und dadurch äußerst abhängig
von den Toleranzen der sie umgebenden Bauteile sind. Hierdurch ist die
gewünschte Federkraft nur schwierig einzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen
Art, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform
anzugeben, bei welcher sich die Federkraft einfacher und vor allem
langfristig genauer einstellen lässt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, anstatt
bisher lediglich einer einzigen Tellerfeder mit einer entsprechend
steilen Federkennlinie einzusetzen, nunmehr zumindest zwei separate
Tellerfedern vorzusehen, welche ein deutlich erleichtertes Anpassen
einer Federrate an die vorgegebenen räumlichen Bedingungen
ermöglichen. Durch das Vorsehen zumindest zweier Tellerfedern,
wird die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung deutlich
unabhängiger gegenüber Toleranzen der unterschiedlichen
verbauten Bauteile, wobei darüber hinaus die erforderliche
Kraft einer einzelnen Tellerfeder verringert werden kann, was sich
wiederum positiv auf die Lebensdauer der Tellerfedern auswirkt,
da diese üblicherweise mechanisch und thermisch hoch belastet
sind. Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung weist
dabei ein Lagergehäuse und ein damit verbundenes Turbinengehäuse
auf, sowie eine variable Turbinengeometrie, die im Wesentlichen
einen Schaufellagerring und darin gelagerte Leitschaufeln umfasst.
Die zumindest zwei Tellerfedern sind dabei so angeordnet, dass sie
sich einerseits am Lagergehäuse und andererseits am Schaufellagerring
abstützen und letzteren in Richtung Turbinengehäuse
vorspannen. Dabei sind die zumindest zwei Tellerfedern berührungslos
zueinander angeordnet und besitzen jeweils einzelne Abstütz-
bzw. Auflagestellen jeweils am Lagergehäuse bzw. am Schaufellagerring.
Die durch die zumindest zwei eingesetzten Tellerfedern erreichbare
Federkraft wird angehoben, wobei die Federkennlinien der einzelnen
Tellerfedern abgesenkt werden können, um sie von den Toleranzen des
sie umgebenden Bauraums unabhängiger zu machen. Da die
Kraft der einzelnen Tellerfedern gesenkt werden kann, sinkt auch
die mechanische Belastung derselben, wodurch deren Lebensdauer steigt.
Selbstverständlich können dabei die zumindest
zwei Tellerfedern grundsätzlich auch für andere variable
Turbinengeometrie-Konstruktionen, wie beispielsweise einen Verstellapparat
oder Scheiben für ein Leitgitter, oder eine Kartusche oder
einen Korb verwendet werden. Darüber hinaus kann die Idee
mit den zumindest zwei Tellerfedern sowohl bei Otto- als auch bei
Dieselmotoren eingesetzt werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung weisen die zumindest zwei Tellerfedern unterschiedliche
Innen- und/oder Außendurchmesser auf. Denkbar ist somit,
dass es eine äußere und eine innere Tellerfeder
gibt, die sich im Einbauzustand in keiner Weise und unter keinen Betriebszuständen
berühren. Bei zumindest zwei Tellerfedern mit unterschiedlichen
Durchmessern ist auch eine Montage vereinfacht, da ein falscher
Einbau aufgrund der unterschiedlichen Größe zuverlässig
ausgeschlossen werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung sind am Schaufellagerring und/oder am Lagergehäuse
Absätze vorgesehen, an welchen die zumindest zwei Tellerfedern
anliegen. Die Absätze können dabei in der Art
von Stufen ausgebildet sein, wodurch eine lagefixierte Abstützung der
einzelnen Tellerfedern sowohl am Schaufellagerring als auch am Lagergehäuse
zuverlässig gewährleistet werden kann. Darüber
hinaus erleichtern derartige Absätze eine Montage der erfindungsgemäßen
Ladeeinrichtung, da die Absätze die von den Tellerfedern
einzunehmende Einbaulage bereits vorgeben.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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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.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße
Ladeeinrichtung im Bereich der variablen Turbinengeometrie.
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Entsprechend
der 1, weist eine erfindungsgemäße
Ladeeinrichtung 1 ein Turbinengehäuse 2 und
ein damit verbundenes Lagergehäuse 3 auf. Zwischen
dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 3 ist
dabei eine variable Turbinengeometrie angeordnet, die im Wesentlichen
aus einem Schaufellagerring 4 sowie drehbar darin gelagerten
Leitschaufeln 5 besteht. Die Leitschaufeln 5 ragen
dabei in einen Abgaskanal hinein, in welchem ein Abgasstrom 6 über
die Leitschaufeln 5 hin zu einem Turbinenrad 7 geführt
wird. Das Turbinenrad 7 ist drehfest über eine
Welle 8 mit einem nicht gezeigten Verdichterrad verbunden,
welches im Verdichtergehäuse der Ladeeinrichtung 1 angeordnet
ist. Gelagert ist die Welle 8 dabei im Lagergehäuse 3,
wobei eine Dichtung 9 zwischen der Welle 8 und
dem Lagergehäuse 3 vorgesehen ist, um einen unerwünschten
Heißgaszustrom und damit unter anderem eine unerwünschte
thermische Belastung einer Lagerung der Welle 8 zu vermeiden
und insbesondere auch unerwünschte Blow-by-Strömungen
zu reduzieren.
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Auf
einer den Leitschaufeln 5 abgewandten Seite des Schaufellagerrings 4 sind
die Leitschaufeln 5 mit einem Verstellhebel 10 drehfest
verbunden, welcher üblicherweise mit einem nicht gezeigten
Verstellring zusammenwirkt, so dass durch eine Verdrehung des Verstellringes
eine Einstellung der Leitschaufeln 5 erfolgt. Erfindungsgemäß sind
nun zumindest zwei Federn, insbesondere zwei Tellerfedern 11 und 12 vorgesehen,
die sich einerseits am Lagergehäuse 3 und andererseits
am Schaufellagerring 4 abstützen und diesen gegen
das Turbinengehäuse 2 direkt oder wie in 1 gezeigt,
indirekt vorspannen. Eine indirekte Vorspannung kann auch gegen
einen Steg/Korb oder über eine Kartusche erfolgen. Die beiden
Tellerfedern 11 und 12 weisen dabei einen unterschiedlichen
Durchmesser auf, so dass in Bezug auf die Tellerfeder 11 von
einer äußeren Tellerfeder und in Bezug auf die
Tellerfeder 12 von einer inneren Tellerfeder gesprochen
werden kann. Durch die unterschiedlichen Durchmesser kann insbesondere
die Montage der Ladeeinrichtung vereinfacht werden, da ein Falscheinbau
der beiden Tellerfedern 11, 12 aufgrund ihrer
unterschiedlichen Durchmesser zuverlässig ausgeschlossen
werden kann.
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Um
die Tellerfedern 11, 12 zuverlässig am Schaufellagerring 4 und
am Lagergehäuse 3 lagern zu können, sind
gemäß der 1 an beiden
Absätze 13 vorgesehen, welche beim gezeigten Ausführungsbeispiel
stufenartig ausgebildet sind.
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Wie
der 1 weiter zu entnehmen ist, ist zwischen dem Schaufellagerring 4 und
dem Turbinengehäuse 2 ein Distanzelement 14 vorgesehen,
so dass die Tellerfedern 11, 12 den Schaufellagerring 4 indirekt über
das Distanzelement 14 gegen das Turbinengehäuse 2 vorspannen.
Darüber hinaus kann zwischen dem Schaufellagerring 4 und
dem Turbinengehäuse 2 zusätzlich noch
eine Deckscheibe 15 angeordnet sein, welche eine Wandung
des Abgaskanals bildet. Selbstverständlich kann dabei die
Befestigung der Abstandselemente 14 am Schaufellagerring 4 und/oder
an der Deckscheibe 15 erfolgen, wobei die Art der Befestigung
frei wählbar ist.
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Selbstverständlich
können die zumindest zwei Tellerfedern 11, 12 unterschiedliche
Federkennlinien aufweisen und insbesondere aus unterschiedlichen
Werkstoffen hergestellt sein, wodurch individuell Einfluss auf die
jeweilige Federkraft genommen werden kann. Durch das Vorsehen zumindest
zwei der Federeinrichtungen, insbesondere zumindest zweier Tellerfedern 11, 12,
kann für die einzelne Tellerfeder 11, 12 jeweils
eine flachere Federkennlinie verwendet werden, wodurch die mechanischen
Belastungen der einzelnen Tellerfedern 11, 12 sinkt
und deren Lebensdauer gesteigert werden kann. Darüber hinaus
kann zumindest eine der beiden Federn 11, 12 zugleich
als Dichtelemente ausgebildet sein und einen Raum 16 zwischen
dem Schaufellagerring 4 und dem Lagergehäuse 2 gegenüber
dem heißen Abgasstrom 6 abdichten. Durch die flachere
Federkennlinie der einzelnen Tellerfedern 11, 12 sind
diese deutlich unempfindlicher gegenüber Toleranzen der den
Einbauraum begrenzende Bauteile, wie beispielsweise dem Lagergehäuse 3 und
dem Schaufellagerring 4, wodurch eine gleichbleibende Federkraft auch
bei höheren Toleranzen der einzelnen, den Bauraum bildenden
Bauteile, gewährleistet werden kann. Durch die flacheren
Federkennlinien der einzelnen Tellerfedern 11, 12 sinkt
nicht nur deren mechanische Belastung, sondern zugleich können
derartige weichere Tellerfedern 11, 12 auch eine
höhere thermische Belastung über längere
Zeit problemlos ertragen, wodurch die vordefinierte Federkraft über lange
Zeit konstant gehalten werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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