DE102012208535B4 - Motorbaugruppe mit turbolader - Google Patents

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Abstract

Motorbaugruppe (10), umfassend: einen Turbolader (26), mit: einem Gehäuse (28), das einen ersten Bereich (36), einen zweiten Bereich (38), einen Ansauglufteinlass (40) in Kommunikation mit einer Luftquelle (A), einen Ansaugluftauslass (42) und einen Abgaseinlass (44) definiert; einem ersten Rotorrad (48), das in dem ersten Bereich (36) platziert ist; einem zweiten Rotorrad (50), das in dem zweiten Bereich (38) platziert ist; einer Antriebswelle (52), die sich zwischen dem ersten Rotorrad (48) und dem zweiten Rotorrad (50) erstreckt und mit diesen gekoppelt ist; einem ersten Lager (32), das an einer ersten axialen Seite des ersten Rotorrades (48) axial zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad (48, 50) platziert, mit dem Gehäuse (28) gekoppelt ist und die Antriebswelle (52) zur Rotation relativ zu dem Gehäuse (28) trägt; und einem zweiten Lager (34), das zwischen einem Innenring (60), der mit der Antriebswelle (52) gekoppelt ist, und einem Außenring (62) gehaltene Kugeln (58) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (34) an einer zweiten axialen Seite des ersten Rotorrades (48) platziert ist und das erste Rotorrad (48) zur Rotation relativ zu dem Gehäuse (28) trägt, wozu der Außenring (62) mit dem Gehäuse (38) gekoppelt ist; dass das Gehäuse (28) eine Ölzufuhr (76) zu dem zweiten Lager (34) und einen Ölablass (88) an einem Ende des ersten Bereiches (36) des Gehäuses (28), das das zweite Lager (34) trägt, definiert, wobei die Ölzufuhr (76) einen ersten Auslass (78) in Kommunikation mit einem Ölverteilungsring (74) des zweiten Lagers (34) und einen zweiten Auslass (80) aufweist, der einen Ölstrahl bildet, der den Kugellagerkugeln (58) des zweiten Lagers (34), die zwischen einem Innenring (60) und einem Außenring (62) gehalten sind, Öl bereitstellt; und dass die Motorbaugruppe (10) ferner einen Motoraufbau (12) umfasst, der einen Ansaugkanal (16) in Kommunikation mit dem Ansaugluftauslass (42) und einen Abgaskanal (18) in Kommunikation mit dem Abgaseinlass (44) definiert.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der DE 100 50 161 A1 bekannt.
  • HINTERGRUND
  • Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch Antriebsmoment erzeugen. Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt Abgase. Motoren können Ansaugkanäle zum Lenken einer Luftströmung an die Brennräume und Abgaskanäle zum Lenken von Abgasen aus den Brennräumen aufweisen. Die Ansaugbaugruppe kann dazu verwendet werden, eine Luftströmung an die Ansaugkanäle zu lenken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Motorbaugruppe weiterzuentwickeln und zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen Motorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
  • 2 ist ein schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Turboladers.
  • Entsprechende Bezugszeichen geben über die verschiedenen Ansichten der Zeichnung hinweg entsprechende Teile an.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Wenn ein Element oder eine Schicht als ”an”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann sie sich direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht, direkt in Eingriff damit, direkt verbunden damit oder direkt gekoppelt damit befinden oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu braucht, wenn ein Element als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer andere Schicht beschrieben ist, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet ist, sei auf eine ähnliche Weise zu interpretieren (beispielsweise ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, etc.). Der hier verwendete Begriff ”und/oder” umfasst jede und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
  • Obwohl die Begriffe erstes, zweites, drittes, etc. hier dazu verwendet sein können, verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt sein. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe, wie ”erstes”, ”zweites” und andere numerische Begriffe, wenn sie hier verwendet sind, implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern es durch den Kontext nicht deutlich angegeben ist. Somit kann ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, wie unten beschrieben ist, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt ohne Abweichung von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden.
  • Eine Motorbaugruppe 10 ist in 1 gezeigt und weist einen Motoraufbau 12 auf, der Zylinder 14 und Ansaug- und Abgaskanäle 16, 18 in Kommunikation mit den Zylindern 14, einen Ansaugkrümmer 20, einen Abgaskrümmer 22, ein Drosselventil 24 und einen Turbolader 26 definiert. Die Motorbaugruppe 10 ist der Einfachheit halber als eine Reihen-Vier-Zylinder-Anordnung gezeigt. Es sei jedoch zu verstehen, dass die vorliegenden Lehren Anwendung für eine Vielzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von Hubkolbenmotorkonfigurationen finden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, V-Motoren, Reihenmotoren und Boxermotoren, wie auch Konfigurationen mit oben liegender Nockenwelle sowie Nocke im Block.
  • Der Turbolader 26 weist ein Gehäuse 28, einen Kompressionsmechanismus 30, ein erstes Lager 32 und ein zweites Lager 34 auf. Das Gehäuse 28 definiert einen ersten und zweiten Bereich 36, 38, einen Ansauglufteinlass 40, einen Ansaugluftauslass 42, einen Abgaseinlass 44 und einen Abgasauslass 46. Der erste Bereich 36 kann ein erstes, zweites und drittes Element 37, 39, 41 aufweisen, die miteinander gekoppelt sind. Der erste Bereich 36 bildet einen Ansaugluftbereich in Kommunikation mit dem Ansauglufteinlass 40 und dem Ansaugluftauslass 42. Genauer definiert das erste Element 37 den Ansauglufteinlass 40 und das dritte Element 41 definiert den Ansaugluftauslass 42.
  • Der zweite Bereich 38 bildet einen Abgasbereich in Kommunikation mit dem Abgaseinlass 44 und dem Abgasauslass 46. Der Ansauglufteinlass 40 steht in Kommunikation mit einer Luftquelle (A), und der Ansaugluftauslass 42 steht in Kommunikation mit dem Ansaugkrümmer 20. Der Abgaseinlass 44 stehtin Kommunikation mit dem Abgaskrümmer 22 und der Abgasauslass 46 liefert Abgas (E) von dem Motor an die Atmosphäre.
  • Der Kompressionsmechanismus 30 weist ein erstes Rotorrad 48, ein zweites Rotorrad 50 und eine Antriebswelle 52 auf. Das erste Rotorrad 48 ist in dem ersten Bereich 36 platziert und bildet ein Kompressorrad. Das zweite Rotorrad 50 ist in dem zweiten Bereich 38 platziert und bildet ein Turbinenrad, das durch das Abgas (E) rotatorisch angetrieben wird. Die Antriebswelle 52 erstreckt sich zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad 48, 50 und ist mit diesen gekoppelt.
  • Das erste und zweite Lager 32, 34 sind mit dem Gehäuse 28 gekoppelt und tragen das erste und zweite Rotorrad 48, 50 und die Antriebswelle 52 rotatorisch relativ zu dem Gehäuse 28. Das erste Lager 32 ist an einer ersten axialen Seite 54 des ersten Rotorrades 48 axial zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad 48, 50 platziert. Das zweite Lager 34 ist an einer zweiten axialen Seite 56 des ersten Rotorrades 48 gegenüberliegend der ersten axialen Seite 54 platziert. Eine Platzierung des ersten Rotorrades 48 zwischen dem ersten und zweiten Lager 32, 34 kann ein Rotor-Dynamikverhalten verbessern.
  • Das zweite Lager 34 ist in dem ersten Bereich 36 des Gehäuses 28 platziert. Das erste und zweite Element 37, 39 des Gehäuses 28 können aus einem Verbundmaterial geformt sein, um eine Geräuscherzeugung an dem zweiten Lager 34 zu minimieren. Das dritte Element 41 kann zusätzlich aus dem Verbundmaterial geformt sein.
  • Das erste Lager 32 kann ein ölfreies Lager bilden und eine radiale Abstützung für die Antriebswelle 52 bereitstellen. Bei dem vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel ist das erste Lager 32 schematisch gezeigt und weist ein Luftlager oder ein Magnetlager (wie ein Permanentmagnetlager) auf. Das zweite Lager 34 bildet ein Schublager an der zweiten axialen Seite 56 des ersten Rotorrades 48 und stellt sowohl eine radiale als auch axiale Abstützung für die Antriebswelle 52 bereit. Bei dem vorliegenden Beispiel weist das zweite Lager 34 Kugellager 58 auf, die zwischen einem Innenring 60, der mit der Antriebswelle 52 gekoppelt ist, und einem Außenring 62 gehalten sind, der mit dem Gehäuse 28 gekoppelt ist. Das zweite Lager 34 kann auf die Antriebswelle 52 pressgepasst sein. Das Ende der Antriebswelle 52, das das zweite Lager 34 trägt, kann eine hohle Bohrung 63 definieren, die den Presspassungseingriff zwischen dem zweiten Lager 34 und der Antriebswelle 52 aufnimmt.
  • Eine Stahlauskleidung 64 mit einer gehärteten Schubhalterung kann zwischen dem Gehäuse 28 und dem Außenring 62 platziert und an dem Gehäuse 28 durch Streben 66 angebracht sein. Eine Feder 68 kann das zweite Lager 34 axial auswärts relativ zu der zweiten axialen Seite 56 des ersten Rotorrades 48 vorspannen. Das zweite Lager 34 kann in Eingriff mit einem axialen Anschlag (für den Innenring 60), der durch eine Gewindemutter 70 definiert ist, die an einem Ende der Antriebswelle 52 fixiert ist, und mit einem axialen Anschlag (für den Außenring 62) vorgespannt sein, der durch die Stahlauskleidung 64 definiert ist.
  • Eine Hydrauliklagereinrichtung 72 ist zwischen der Stahlauskleidung 64 und dem Außenring 62 geformt. Die Hydrauliklagereinrichtung 72 definiert einen Ölverteilungsring 74, der Öl an den Außenring 62 liefert. Der erste Bereich 36 des Gehäuses 28 definiert eine Ölzufuhr 76 zu dem zweiten Lager 34. Die Ölzufuhr 76 kann ein Rohr mit einem ersten Auslass 78 in Kommunikation mit dem Ölverteilungsring 74 und einem zweiten Auslass 80 aufweisen, der einen Ölstrahl bildet, der den Kugellagern 58 Öl bereitstellt. Die Antriebswelle 52 kann eine Ölablenkeinrichtung 82 aufweisen, die axial zwischen dem zweiten Lager 34 und dem ersten Rotorrad 48 platziert ist.
  • Eine Dichtung 84 kann an der Antriebswelle 52 axial zwischen der Ölablenkeinrichtung 82 und dem ersten Rotorrad 48 platziert sein, um Öl von der Ansaugluftströmung (A) zu trennen. Die Ölablenkeinrichtung 82 kann Öl von der Dichtung 84 ablenken. Das Gehäuse 28 kann Führungsschaufeln 86 aufweisen, die in dem Ansaugluftströmungspfad zwischen dem Ansauglufteinlass 40 und dem ersten Rotorrad 48 platziert sind, um die Ansaugluftströmung (A) an das erste Rotorrad 48 zu lenken.
  • Die Anordnung des Turboladers 26, wie oben diskutiert ist, stellt eine angewinkelte Orientierung des Turboladers 26 relativ zu einer Schwerpunktrichtung bereit. Genauer kann der erste Bereich 36 unterhalb des zweiten Bereichs 38 in einer Schwerkraftrichtung platziert sein. Die Schwerkraftrichtung kann allgemein als eine Richtung zu dem Boden hin (d. h. zu den Rädern eines Fahrzeugs, das die Motorbaugruppe 10 aufweist) definiert sein. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels sieht die Anordnung des Turboladers 26 eine Orientierung mit abwärts gerichteter Nase vor, wie in 2 zu sehen ist. Das Gehäuse 28 kann einen Ölauslass 88 an einem Ende des ersten Bereichs 36 definieren. Die Orientierung mit abwärts gerichteter Nase des Turboladers 26 kann für die Verwendung einer einzelnen Dichtung (z. B. Dichtung 84) sorgen. Die Orientierung kann das Öl weg von der Dichtung 84 halten, während auch eine Vorlast auf das zweite Lager 34 bereitgestellt wird.

Claims (9)

  1. Motorbaugruppe (10), umfassend: einen Turbolader (26), mit: einem Gehäuse (28), das einen ersten Bereich (36), einen zweiten Bereich (38), einen Ansauglufteinlass (40) in Kommunikation mit einer Luftquelle (A), einen Ansaugluftauslass (42) und einen Abgaseinlass (44) definiert; einem ersten Rotorrad (48), das in dem ersten Bereich (36) platziert ist; einem zweiten Rotorrad (50), das in dem zweiten Bereich (38) platziert ist; einer Antriebswelle (52), die sich zwischen dem ersten Rotorrad (48) und dem zweiten Rotorrad (50) erstreckt und mit diesen gekoppelt ist; einem ersten Lager (32), das an einer ersten axialen Seite des ersten Rotorrades (48) axial zwischen dem ersten und zweiten Rotorrad (48, 50) platziert, mit dem Gehäuse (28) gekoppelt ist und die Antriebswelle (52) zur Rotation relativ zu dem Gehäuse (28) trägt; und einem zweiten Lager (34), das zwischen einem Innenring (60), der mit der Antriebswelle (52) gekoppelt ist, und einem Außenring (62) gehaltene Kugeln (58) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (34) an einer zweiten axialen Seite des ersten Rotorrades (48) platziert ist und das erste Rotorrad (48) zur Rotation relativ zu dem Gehäuse (28) trägt, wozu der Außenring (62) mit dem Gehäuse (38) gekoppelt ist; dass das Gehäuse (28) eine Ölzufuhr (76) zu dem zweiten Lager (34) und einen Ölablass (88) an einem Ende des ersten Bereiches (36) des Gehäuses (28), das das zweite Lager (34) trägt, definiert, wobei die Ölzufuhr (76) einen ersten Auslass (78) in Kommunikation mit einem Ölverteilungsring (74) des zweiten Lagers (34) und einen zweiten Auslass (80) aufweist, der einen Ölstrahl bildet, der den Kugellagerkugeln (58) des zweiten Lagers (34), die zwischen einem Innenring (60) und einem Außenring (62) gehalten sind, Öl bereitstellt; und dass die Motorbaugruppe (10) ferner einen Motoraufbau (12) umfasst, der einen Ansaugkanal (16) in Kommunikation mit dem Ansaugluftauslass (42) und einen Abgaskanal (18) in Kommunikation mit dem Abgaseinlass (44) definiert.
  2. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Lager (32) eine radiale Abstützung für die Antriebswelle (52) bereitstellt und das zweite Lager (34) eine radiale und axiale Abstützung für die Antriebswelle (52) an der zweiten axialen Seite des ersten Rotorrades (48) bereitstellt.
  3. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Ansauglufteinlass (40) und der Ansaugluftauslass (42) in Kommunikation mit dem ersten Bereich (36) des Gehäuses (28) stehen, der Abgaseinlass (44) in Kommunikation mit dem zweiten Bereich (38) des Gehäuses (28) steht, das erste Rotorrad (48) ein Kompressorrad bildet und das zweite Rotorrad (50) ein Turbinenrad bildet.
  4. Motorbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Turbolader (26) Führungsschaufeln (86) aufweist, die in dem ersten Bereich (36) des Gehäuses (28) axial zwischen dem Ansauglufteinlass (40) und dem ersten Rotorrad (48) platziert sind.
  5. Motorbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die Führungsschaufeln (86) axial zwischen dem zweiten Lager (34) und dem ersten Rotorrad (48) platziert sind.
  6. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Turbolader (26) unter einem Winkel orientiert ist, wobei der erste Bereich (36) unter dem zweiten Bereich (38) relativ zu der Schwerpunktrichtung platziert ist.
  7. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Lager (32) ein ölfreies Lager ist.
  8. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Lager (32) ein Luftlager oder ein Magnetlager umfasst.
  9. Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (28) aus einem Verbundmaterial geformt ist.
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