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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Abgasturbolader.
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Herkömmliche Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen bestehen aus zwei Strömungsmaschinen: Zum einen aus einer Turbine, zum anderen aus einem Verdichter. Die Turbine nutzt die im Abgas enthaltene Energie zum Antrieb des Verdichters, welcher Frischluft ansaugt und verdichtete Luft in die Zylinder der Brennkraftmaschine einbringt. Der Verdichter umfasst dabei ein in einem Ansaugstrang der Brennkraftmaschine angeordnetes Verdichterrad, und die Turbine umfasst entsprechend ein im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnetes Turbinenrad. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind drehfest auf einer gemeinsamen Läuferwelle angeordnet, welche wiederum mittels eines Radiallagers in einem Lagertunnel eines Lagergehäuses gelagert ist. Zur Montage der Läuferwelle und des Radiallagers werden diese beiden Bauteile in den Lagertunnel eingesetzt. Problematisch bei der Montage des Radiallagers bzw. der Läuferwelle ist dabei, dass eine Aufnahmeöffnung des Lagertunnels im Lagergehäuse herkömmlicher Abgasturbolader eine scharfe Öffnungskante aufweisen kann, welche einen Einsetzvorgang des Radiallagers bzw. der Läuferwelle erschwert und unter Umständen sogar zu einer Beschädigung dieser beiden Bauteile beim Einsetzen in den Lagertunnel führen kann.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgasturboladers eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welcher sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage der Läuferwelle bzw. des Radiallagers in das Lagergehäuse auszeichnet.
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Dieses Problem wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Lagergehäuse eines Abgasturboladers, in welchem sowohl ein Lagertunnel zur Aufnahme einer Läuferwelle als auch ein Ölschleuderraum vorgesehen ist, eine Führungskontur vorzusehen, welche den Ölschleuderraum zumindest teilweise in oder entgegen der Montagerichtung durchgreift. Diese Führungskontur ist dabei erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass sie eine Einsteckbewegung der Läuferwelle und/oder des Radiallagers in den Lagertunnel führt und somit das Einsetzen der Läuferwelle bzw. des Radiallagers in den Lagertunnel erleichtert. Auf diese Weise kann insbesondere vermieden werden, dass aufgrund mangelnder Führung der Läuferwelle bzw. des Radiallagers beim Einstecken in den Lagertunnel diese beiden Bauteile beschädigt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Führungskontur kann aber nicht nur eine Führung der Läuferwelle bzw. des Radiallagers, sondern auch deren Zentrierung beim Einsetzen in den Lagertunnel erreicht werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann sich die Führungskontur in Montagerichtung zum Lagertunnel hin konisch verjüngen. Auf diese Weise kann ein besonders ausgeprägter Zentrierungseffekt beim Einstecken der Läuferwelle bzw. des Radiallagers in den Lagertunnel erzielt werden. Die Führungskontur wirkt in diesem Falle also nicht nur als Führungseinrichtung, sondern zusätzlich auch in der Art einer Zentriervorrichtung, was einen Einsetzvorgang der Läuferwelle in den Lagertunnel nochmals erleichtert.
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In einer besonders einfach herzustellenden Ausführungsform kann die Führungskontur wenigstens drei sich in Montagerichtung erstreckende Führungsstege umfassen, welche den Ölschleuderraum überbrücken und somit einen ersten Gehäuseabschnitt des Lagergehäuses mit einem zweiten Gehäuseabschnitt des Lagergehäuses verbinden. Die Führungsstege können dabei integral an den beiden Gehäuseabschnitten ausgeformt sein und beim Herstellen des Gussrohteils des Lagergehäuses durch Vorsehen von entsprechenden Bohrungen im Ölkern hergestellt werden. Es ist klar, dass in Varianten auch eine andere Anzahl an Führungsstegen vorgesehen sein kann, welche die erfindungsgemäße Führungskontur ausbilden.
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Zur weiteren Verbesserung der Führungs- bzw. Zentrierwirkung der Führungsstege können diese eine der Läuferwelle zugewandte Führungsfase aufweisen. Die Fase kann dabei derart ausgebildet sein, dass sich die Führungsstege in der Montagerichtung konisch zur Läuferwelle hin verjüngen. Alternativ oder zusätzlich können die Führungsstege auch rechteckförmig oder – aerodynamisch optimiert – tropfenförmig ausgebildet sein.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Führungsstege ein Axiallager für einen Wellendichtring bilden. Dies bedeutet, dass sich ein Wellendichtring zur Abdichtung der Läuferwelle gegen die Umgebung in axialer Richtung an den Führungsstegen abstützen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Führungskontur wenigstens drei sich entgegen der Montagerichtung erstreckende und von einer Wand des Ölschleuderraums abstehende Führungsnasen umfassen. Derartige Führungsnasen lassen sich technisch besonders einfach herstellen, indem an den entsprechenden Stellen im Gussrohteil Ausnehmungen vorgesehen werden.
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In einer technisch besonders einfach herzustellenden Ausführungsform kann die konische Verjüngung der Führungsnasen mittels einer Fase realisiert sein. Die Fase kann dabei der im Lagertunnel montierten Läuferwelle zugewandt sein, so dass auf diese Weise analog zu den vorangehend erläuterten Führungsstegen die gewünschte Führungs- und Zentrierfunktion erzielt werden kann. Auch die Führungsstege können besonders zweckmäßig rechteckförmig oder, aerodynamisch optimiert, tropfenförmig ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem mit der Brennkraftmaschine zusammenwirkenden Abgasturbolader mit einem oder mehreren der vorangehend erläuterten Merkmale.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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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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 Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Abgasturbolader,
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2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, bei welchem die Führungskontur in der Form von Führungsstegen ausgebildet ist,
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3 eine Variante des Abgasturboladers der 2, bei welcher die Führungskontur drei Führungsnasen umfasst,
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4 den Abgasturbolader der 2 in einem Längsschnitt.
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In der 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Abgasturbolader teilweise und in einem Längsschnitt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Abgasturbolader 1 weist ein Lagergehäuse 2 auf, in welchem ein Lagertunnel 3 vorgesehen ist. In dem Lagertunnel 3 ist eine Läuferwelle 4 mittels eines Radiallagers 5 drehbar gelagert. Zur Montage der Läuferwelle 4 im Lagertunnel 3 kann diese entlang einer Montagerichtung M in den Lagertunnel 3 eingesetzt werden.
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Beim Einsetzen der Läuferwelle 4 in dem Lagertunnel 3 passiert diese einen im Lagergehäuse 2 vorgesehenen und in Montagerichtung M vor dem Lagertunnel 3 gelegenen Ölschleuderraum 6. Dieser Ölschleuderraum 6 weist bezüglich einer durch die axiale Achse A des Lagertunnels 3 definierte radiale Richtung R eine größere radiale Ausdehnung auf als der Lagertunnel 3. Als Folge davon kann sich im Bereich zwischen Ölschleuderraum 6 und Lagertunnel 3 eine Kante 7 ausbilden, welche ein Einsetzen der Läuferwelle 4 in den Lagertunnel 3 erschwert, da der Durchmesser des Lagertunnels 3 im Wesentlichen dem Durchmesser des Radiallagers 5 entspricht und somit dieses exakt vor dem Lagertunnel 3 platziert werden muss.
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Bei dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader 10, welcher in der 2 in einer teilweise geschnittenen Ansicht gezeigt ist, ist nun im Ölschleuderraum 16 eine Führungskontur 11 vorgesehen, welche den Ölschleuderraum 16 oder entgegen der Montagerichtung der Läuferwelle 4 (in der 2 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt) durchgreift. Die Führungskontur 11 ist dabei derart ausgebildet, dass sie eine Einsteckbewegung der Läuferwelle 4 und/oder des Radiallagers 25 in den Lagertunnel 13 führt und auf diese Weise das Einsetzen der Läuferwelle 4 bzw. des Radiallagers 25 in den Lagertunnel 13 erleichtert. Die Führungskontur 11 umfasst wenigstens drei sich in Montagerichtung M erstreckende Führungsstege 18a, 18b, wobei in der teilweise geschnittenen Ansicht der 2 nur zwei dieser Führungsstege 18a, 18b gezeigt sind. In Varianten des Ausführungsbeispiels kann selbstverständlich eine größere Anzahl an solchen Führungsstegen vorgesehen sein.
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Die Führungsstege 18a, 18b der Führungskontur 11 überbrücken den Ölschleuderraum 16 und verbinden somit einen ersten Gehäuseabschnitt 19 mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 20 des Lagergehäuses 12. Die Führungsstege 18a, 18b können ein Axiallager für Dichtringe 22a, 22b (vgl. 4) ausbilden. Die Führungskontur 11 kann sich in Montagerichtung M zum Lagertunnel 13 hin konisch verjüngen; dies wird aus der Darstellung der 4 ersichtlich, welche den in der 2 gezeigten Bereich des Abgasturboladers 10 in einem Längsschnitt zeigt. Die Führungsstege 17a, 17b der Führungskontur 11 verjüngen sich in Montagerichtung M zum Lagertunnel 3 hin konisch. Hierzu können die Führungsstege 18a, 18b der Führungskontur 11 eine der Läuferwelle 4 zugewandte Führungsfase 21 aufweisen.
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Die Führungsstege 18a, 18b können in einer besonders einfach herzustellenden Variante rechteckförmig ausgebildet sein. In einer aerodynamisch optimierten, aber aufwändiger herzustellenden Variante können sie auch tropfenförmig ausgebildet sein. Die rechteckförmige bzw. tropfenförmige Geometrie bezieht sich dabei insbesondere auf den Längsschnitt der Führungsstege 18a, 18b. Anstelle einer rechteckförmigen Ausbildung kann in einer Variante auch eine trapezförmige Ausbildung der Führungsstege 18a, 18b vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang ergeben sich für den Fachmann zahlreiche Variationsmöglichkeiten.
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Betrachtet man nun die Darstellung der 3, welche ein Teilansicht des Lagergehäuses 12 zeigt, so erkennt man, dass die Führungskontur 11 alternativ zu den in den 2 und 4 gezeigten Führungsstegen 18a, 18b auch wenigstens drei sich entgegen der Montagerichtung M erstreckende und von einer Wand 29 des Ölschleuderraums 16 abstehende Führungsnasen 24a, 24b, 24c umfassen kann. Selbstverständlich ist in Varianten auch eine größere Anzahl an Führungsnasen 24a, 24b, 24c vorstellbar. Die durch die Führungsnasen 24a, 24b, 24c realisierte Führungskontur 11 kann in Montagerichtung M zum Lagertunnel 13 hin konisch verjüngt und somit in analoger Weise zu den Führungsstegen 18a, 18b, 28b (vergleiche 3) realisiert sein.
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Mittels der Führungsnasen 24a, 24b, 24c kann in analoger Weise zu den Führungsstegen 18a, 18b eine Führung – einschließlich einer Zentrierung – der Läuferwelle 4 beim Einsetzen in den Lagertunnel 13 realisiert werden, was den Einsetzvorgang der Läuferwelle 4 bzw. des Radiallagers 25 in den Lagertunnel 13 erleichtert. Auch die Führungsnasen 24a, 24b, 24c können in analoger Weise zu den Führungsstegen 18a, 18b im Längsschnitt rechteckförmig oder aerodynamisch optimiert tropfenförmig ausgebildet sein. Auch eine trapezförmige Geometrie ist vorstellbar.
