DE102015122403A1 - Bearing device for an exhaust gas turbocharger and turbocharger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lagerabschnitt für einen Abgasturbolader (1), umfassend ein Abschnittsgehäuse (3), in welchem eine Lagervorrichtung (7) umfassend eine Lagerbuchse (8) in einer Aufnahmeausnehmung (22) des Abschnittsgehäuses (3) angeordnet ist, wobei eine Welle (4) in einem Innenraum (23) der Lagerbuchse (8) rotierbar aufnehmbar ist, und wobei ein Fixierelement (14) zur Fixierung der Lagerbuchse (8) im Abschnittsgehäuse (3) ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist das Fixierelement (14) zur Positionssicherung der Lagerbuchse (8) und zur Übertragung axialer Kräfte auf das Abschnittsgehäuse (3) ausgebildet.The invention relates to a bearing section for an exhaust gas turbocharger (1), comprising a section housing (3) in which a bearing device (7) comprising a bearing bush (8) is arranged in a receiving recess (22) of the section housing (3), wherein a shaft ( 4) in an inner space (23) of the bearing bush (8) is rotatably receivable, and wherein a fixing element (14) for fixing the bearing bush (8) in the section housing (3) is formed.
According to the invention, the fixing element (14) is designed to secure the position of the bearing bush (8) and to transmit axial forces to the section housing (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Abgasturbolader gemäß Anspruch 8.The invention relates to a bearing device for an exhaust gas turbocharger of the type specified in the preamble of patent claim 1 and to an exhaust gas turbocharger according to
Im Betrieb schnelllaufender Maschinen, insbesondere bei Abgasturboladern, treten bei hohen Drehzahlen Vibrationen auf. Abgasturbolader, die mit sehr hohen Drehzahlen, Drehzahlen von etwa 270000 U/min, betrieben werden, sind davon insbesondere betroffen. Schwimmend gelagerte Gleitlager, welche als so genannte full-floating-Gleitlager bezeichnet werden, haben den Vorteil, dass im Betrieb auftretende Vibrationen gedämpft werden können, da zwischen dem Lagerabschnitt und der Lagerbuchse ein Fluid, im Allgemeinen ein Schmieröl, vorliegt. Mit Hilfe dieses Fluids werden die Vibrationen gedämpft, so dass ein relativ ruhiger und gleichmäßiger Lauf der Welle gesichert werden kann.During operation of high-speed machines, in particular in exhaust gas turbochargers, vibrations occur at high speeds. Exhaust gas turbochargers, which are operated at very high speeds, rotational speeds of about 270000 rev / min, are particularly affected. Floating plain bearings, which are referred to as so-called full-floating plain bearings, have the advantage that occurring during operation vibrations can be damped, as between the bearing portion and the bearing bush, a fluid, generally a lubricating oil, is present. With the help of this fluid, the vibrations are damped, so that a relatively smooth and smooth running of the shaft can be secured.
Neben diesen full-floating-Gleitlagern, die sich dadurch auszeichnen, dass die Relativbewegung zwischen Welle und Lagerbuchse möglich ist, gibt es so genannte semi-floatling-Gleitlager, mit deren Hilfe ebenfalls die Vibrationsdämpfung herbeiführbar ist, allerdings ist hier keine bzw. eine minimale Relativbewegung zwischen Lagerbuchse und Lagerabschnitt möglich, da die Lagerbuchse mit Hilfe eines Fixierelements gegen Verdrehung und axiale Verschiebung in dem Lagerabschnitt gesichert ist. Eine minimale axiale Bewegung der Lagerbuchse ist vorzusehen, so dass ein Toleranzausgleich und ausreichende Schmierung des Lagers gesichert sind.In addition to these full-floating plain bearings, which are characterized by the fact that the relative movement between shaft and bushing is possible, there are so-called semi-floatling plain bearings, with the help of which also the vibration damping can be brought about, but here is no or a minimum Relative movement between the bearing bush and bearing section possible, since the bearing bush is secured by means of a fixing element against rotation and axial displacement in the bearing section. A minimal axial movement of the bearing bush is provided so that a tolerance compensation and adequate lubrication of the bearing are secured.
Aus der Offenlegungsschrift
Die Welle ist in einem Lagerabschnitt drehbar gelagert, wobei der Lagerabschnitt zwischen dem Luftführungsabschnitt und dem Abgasführungsabschnitt angeordnet ist. Der Lagerabschnitt weist eine Lagervorrichtung mit mindestens einer Lagerbuchse auf. Die Welle ist innerhalb der Lagerbuchse rotierbar gelagert. Die Lagerbuchse ist mit Hilfe eines Fixierelements im Lagerabschnitt fixiert, so dass eine Relativbewegung, d. h. eine rotatorische Bewegung sowie eine übermäßige Längsbewegung, zwischen der Lagerbuchse und dem Lagerabschnitt vermieden wird.The shaft is rotatably mounted in a bearing portion, wherein the bearing portion between the air guide portion and the exhaust gas guide portion is arranged. The bearing section has a bearing device with at least one bearing bush. The shaft is rotatably mounted within the bearing bush. The bearing bush is fixed by means of a fixing element in the bearing section, so that a relative movement, d. H. a rotational movement and an excessive longitudinal movement, between the bearing bush and the bearing portion is avoided.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Lagerabschnitt für einen Abgasturbolader, sowie einen Abgasturbolader bereitzustellen, welcher gegenüber dem Stand der Technik günstiger herzustellen ist.The object of the present invention is to provide a bearing section for an exhaust gas turbocharger, as well as an exhaust gas turbocharger, which is cheaper to manufacture compared to the prior art.
Diese Aufgabe wird durch einen Lagerabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Lagerabschnitts als vorteilhafte Ausgestaltungen des Abgasturboladers – soweit anwendbar – und umgekehrt anzusehen sind.This object is achieved by a bearing portion with the features of claim 1 and by an exhaust gas turbocharger with the features of
Erfindungsgemäß weist der Lagerabschnitt für einen Abgasturbolader ein Abschnittsgehäuse auf, in welchem eine Lagervorrichtung umfassend eine Lagerbuchse aufgenommen ist. Die Lagerbuchse ist in einer Aufnahmeausnehmung des Abschnittsgehäuses angeordnet, wobei eine Welle In einem Innenraum der Lagerbuchse rotierbar aufnehmbar ist. Zur Fixierung der Lagerbuchse ist ein Fixierelement im Lagerabschnitt ausgebildet. Das Fixierelement ist zur Positionssicherung der Lagerbuchse und zur Übertragung axialer Kräfte auf das Abschnittsgehäuse ausgebildet. Da das Fixierelement neben einer Positionssicherung der Lagerbuchse sowohl in axialer Richtung als auch gegenüber einer Verdrehung im Gehäuseabschnitt zugleich zur Übertragung bzw. Aufnahme der axialen Kräfte ausgebildet ist, ist der Vorteil einer kompakten Bauweise des Lagerabschnitts gegeben.According to the invention, the bearing section for an exhaust-gas turbocharger has a section housing in which a bearing device comprising a bearing bush is accommodated. The bearing bush is arranged in a receiving recess of the section housing, wherein a shaft is rotatably receivable in an interior of the bearing bush. For fixing the bearing bush, a fixing element is formed in the bearing section. The fixing element is designed for securing the position of the bearing bush and for transmitting axial forces to the section housing. Since the fixing is formed in addition to a position assurance of the bearing bush both in the axial direction and against a rotation in the housing portion at the same time for transmitting or receiving the axial forces, the advantage of a compact design of the bearing section is given.
Bevorzugt ist das Fixierelement überwiegend zylindrisch ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die aufzunehmenden bzw. die aufgenommenen Kräfte im Fixierelement über dessen Querschnittsfläche gleichmäßig verteilt aufgenommen werden können.Preferably, the fixing element is predominantly cylindrical. This has the advantage that the male or the absorbed forces can be absorbed uniformly distributed in the fixing over the cross-sectional area.
In einer weiteren Ausgestaltung des Lagerabschnitts weist das Fixierelement entlang seiner Elementlängsachse über seinem Umfang abschnittsweise elastische Bereiche auf. Der Vorteil ist, dass eine über den Umfang des Fixierelementes vollumfängliche Presspassung zwischen dem Fixierelement und dem Abschnittsgehäuse nicht notwendig ist, da durch die elastischen Bereiche ein fixierender Kontakt zwischen dem Fixierelement und dem Abschnittsgehäuse herbeigeführt wird. Dieser fixierende Kontakt dient einer Kräfteübertragung der an der Lagerbuchse angreifenden Kräfte.In a further embodiment of the bearing section, the fixing element along its longitudinal axis element over its circumference in sections elastic regions. The advantage is that an over the circumference of the fixing element vollumfängliche press fit between the fixing and the section housing is not necessary, since a fixing contact between the fixing and the section housing is brought about by the elastic regions. This fixing contact serves to transmit the forces acting on the bearing bushing forces.
In einer bevorzugten Form ist das Fixierelement in Form eines Kerbstiftes oder eines Kerbnagels ausgebildet. Dies dient einer schnellen und einfachen und somit kostengünstigen Montage. Während bei den bisher üblichen Fixierelementen eine Schraubverbindung ausgebildet ist, wobei das übliche Fixierelement mit einem Werkzeug zu montieren ist, ist das Fixierelement der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung schnell und kostengünstig montierbar. Die Form eines Kerbstiftes ist im Vergleich zu einem Kerbnagel platzsparend, da kein zusätzlicher Bauraum für einen Nagelkopf des Kerbnagels, welcher einen größeren Durchmesser aufweist, vorzusehen ist. Ein weiterer Vorteil eines Kerbnagels und/oder eines Kerbstiftes ist darin zu sehen, dass aufgrund der elastischen Bereiche, welche im Bereich der Kerbe vorliegen, eine axiale Verschiebung in einer Aufnahmeöffnung unterbunden wird.In a preferred form, the fixing element is designed in the form of a grooved pin or a notched nail. This serves a quick and simple and thus cost-effective installation. While in the usual fixing a Screw connection is formed, wherein the usual fixing element is to be mounted with a tool, the fixing element of the storage device according to the invention is quick and inexpensive to install. The shape of a grooved pin is space-saving in comparison to a notched nail, since no additional space for a nail head of the notched nail, which has a larger diameter, is provided. Another advantage of a notched nail and / or a grooved pin is to be seen in that due to the elastic regions which are present in the region of the notch, an axial displacement in a receiving opening is prevented.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Fixierelement vier sich entlang einer Elementlängsachse erstreckende Kerben auf. Der Vorteil ist die Möglichkeit einer zerstörungsfreien Demontage des Fixierelementes, da die Kerben nur einer elastischen und keiner plastischen Verformung unterliegen. Bei vier Kerben kann noch sichergestellt werden, dass eine zuverlässige Herbeiführung einer Fixierung mit Hilfe der zumindest drei weiteren Kerben ausgebildet werden kann.In a further embodiment, the fixing element has four notches extending along an element longitudinal axis. The advantage is the possibility of non-destructive disassembly of the fixing element, since the notches are subject only to elastic and no plastic deformation. With four notches can still be ensured that a reliable induction of a fixation with the help of at least three further notches can be formed.
Bevorzugt ist das Fixierelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet, wodurch der Vorteil eines temperaturbeständigen Elementes gegeben ist.Preferably, the fixing element is formed of a metallic material, whereby the advantage of a temperature-resistant element is given.
Alternativ ist das Fixierelement aus einem Kunststoff ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass es kostengünstig hergestellt werden kann. Bevorzugt sind temperaturbeständige Kunststoffe anzuwenden.Alternatively, the fixing element is formed from a plastic. This has the advantage that it can be produced inexpensively. Preference is given to using temperature-resistant plastics.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, umfassend einen Lagerabschnitt zum Lagern einer rotierbaren Welle, wobei der Lagerabschnitt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist. Somit ist ein funktionssicherer und kostengünstiger Abgasturbolader bereitzustellen.The second aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger, comprising a bearing portion for supporting a rotatable shaft, wherein the bearing portion is formed according to one of claims 1 to 7. Thus, a functionally reliable and cost-effective exhaust gas turbocharger is to be provided.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die einzige Figur zeigt in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the single figure alone can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. The single FIGURE shows a longitudinal section of an exhaust gas turbocharger according to the invention with a bearing device according to the invention.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader
Im Betrieb wird aus der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas durch nicht näher dargestellte Abgasleitungen geführt, wobei die Abgasleitungen einen nicht näher dargestellten Auslassbereich der Brennkraftmaschine mit einem nicht näher dargestellten Eintrittsbereich des Abgasführungsabschnitts verbindend angeordnet sind.In operation, exhaust gas emitted from the internal combustion engine is guided through exhaust pipes not shown in detail, wherein the exhaust pipes are arranged connecting an outlet region of the internal combustion engine not shown in detail with an inlet region of the exhaust gas guide portion, not shown.
Das Abgas wird über den Eintrittsbereich das zweite Laufrad
Der in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Lagerabschnitt
Die Lagerbuchse
Eine Schmiermittelzufuhr zur Lagervorrichtung
Zur Fixierung der Lagerbuchse
Das Fixierelement
Das Fixierelement
Ein Elementdurchmesser D des Fixierelementes
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmeöffnungen
Das Fixierelement ist aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet.The fixing element is formed of a metallic material.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 2006-029148 A [0004] JP 2006-029148 A [0004]
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