DE102015122956A1

DE102015122956A1 - Turbolader mit einem Hybrid-Achslagersystem

Info

Publication number: DE102015122956A1
Application number: DE102015122956.0A
Authority: DE
Inventors: Louis P. Begin; Dingfeng Deng; Isaac H. Y. Du
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-07-28
Also published as: CN105822429B; US20160215785A1; CN105822429A; US9897097B2

Abstract

Ein Turbolader für einen Verbrennungsmotor weist ein Lagergehäuse, das eine Lagerbohrung definiert, und ein Hybrid-Achslagersystem auf, das in der Bohrung angeordnet ist. Das Hybrid-Achslagersystem umfasst ein erstes Achslager und ein zweites Achslager. Das erste Achslager ist ein halb schwimmendes Lager, und das zweite Achslager ist ein vollständig schwimmendes Lager. Der Turbolader weist auch eine Welle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf, wobei die Welle durch das Achslagersystem zur Drehung um eine Achse in der Bohrung getragen ist. Der Turbolader weist auch ein Turbinenrad auf, das benachbart zu dem ersten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor ausgestoßen werden, um die Achse gedreht zu werden. Zusätzlich weist der Turbolader ein Kompressorrad auf, das benachbart zu dem zweiten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um eine Luftströmung unter Druck zu setzen, die für eine Zuführung zu dem Motor aus der Umgebung aufgenommen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Turbolader mit einem Hybrid-Achslagersystem.
HINTERGRUND
Von Verbrennungsmotoren (ICE) wird oft gefordert, beträchtliche Niveaus an Leistung für längere Zeiträume auf einer zuverlässigen Basis zu erzeugen. Viele solche ICE-Baugruppen verwenden eine turbokomprimierende Einrichtung, wie beispielsweise einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Turbolader, um die Luftströmung zu komprimieren, bevor diese in den Einlasskrümmer des Motors eintritt, um die Leistung und die Effizienz zu erhöhen.
Speziell ist ein Turbolader ein Zentrifugalgaskompressor, der mehr Luft und folglich mehr Sauerstoff in die Verbrennungskammern des ICE drängt, als ansonsten mit dem Atmosphärendruck aus der Umgebung erreichbar ist. Die zusätzliche Masse an Sauerstoff enthaltender Luft, die in den ICE gedrängt wird, verbessert die volumetrische Effizienz des Motors und ermöglicht, dass dieser mehr Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus verbrennt und dass dadurch mehr Leistung erzeugt wird.
Ein typischer Turbolader verwendet eine zentrale Welle, die eine Drehbewegung zwischen einem durch Abgas angetriebenen Turbinenrad und einem Luftkompressorrad überträgt. Eine solche Welle ist typischerweise durch ein oder mehrere Lager getragen, die durch Motoröl gekühlt und geschmiert werden und häufig auch eine zusätzliche Kühlung durch ein speziell formuliertes Motorkühlmittel empfangen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der Offenbarung ist auf einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor gerichtet, welcher ein Lagergehäuse, das eine Lagerbohrung definiert, und ein Hybrid-Achslagersystem aufweist, das in der Bohrung angeordnet ist. Das Hybrid-Achslagersystem umfasst ein erstes Achslager und ein zweites Achslager. Das erste Achslager ist ein halb schwimmendes Lager, und das zweite Achslager ist ein vollständig schwimmendes Lager. Der Turbolader weist auch eine Welle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf, wobei die Welle durch das Achslagersystem zur Drehung um eine Achse in der Bohrung getragen ist. Der Turbolader weist auch ein Turbinenrad auf, das benachbart zu dem ersten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase, die von dem Motor ausgestoßen werden, um die Achse gedreht zu werden. Zusätzlich weist der Turbolader ein Kompressorrad auf, das benachbart zu dem zweiten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um eine Luftströmung unter Druck zu setzen, die für eine Zuführung zu dem Motor aus der Umgebung aufgenommen wird.
Das erste Achslager kann benachbart zu dem ersten Ende der Welle angeordnet sein, und das zweite Achslager kann benachbart zu dem zweiten Ende der Welle angeordnet sein.
Ein Fluid, das durch eine Motor-Fluidpumpe unter Druck gesetzt wird, kann derart geleitet werden, dass es das Hybrid-Achslagersystem schmiert und einen ersten Fluidfilm zwischen dem Hybrid-Achslagersystem und der Welle erzeugt oder bildet.
Das unter Druck stehende Fluid kann auch derart geleitet werden, dass es einen zweiten Fluidfilm in der Bohrung zwischen dem Hybrid-Achslagersystem und dem Lagergehäuse erzeugt.
Jedes von dem ersten Achslager und dem zweiten Achslager kann eine erste Oberfläche, die durch einen jeweiligen Innendurchmesser definiert ist, und eine zweite Oberfläche aufweisen, die durch einen jeweiligen Außendurchmesser definiert ist. Zusätzlich kann jedes von dem ersten Achslager und dem zweiten Achslager einen Durchgang definieren, welcher die erste und die zweite Oberfläche verbindet.
Die Fluidpumpe kann mit dem Durchgang in dem ersten Achslager und mit dem Durchgang in dem zweiten Achslager in fluidtechnischer Verbindung stehen.
Das unter Druck stehende Fluid kann derart geleitet werden, dass es den ersten Fluidfilm und den zweiten Fluidfilm über die jeweiligen Durchgänge in dem ersten Achslager und in dem zweiten Achslager bildet.
Jeder entsprechende Durchgang in dem ersten Achslager und in dem zweiten Achslager kann mehrere Durchgänge umfassen, und die Fluidpumpe kann das unter Druck stehende Fluid durch jeden der mehreren Durchgänge zuführen.
Das erste Achslager und/oder das zweite Achslager können aus Messing oder aus Bronze gebildet sein.
Das Hybrid-Achslagersystem kann ausgebildet sein, um eine untersynchrone Resonanzschwingung der Welle zu minimieren.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf einen Verbrennungsmotor mit dem vorstehend beschriebenen Turbolader gerichtet.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Weise(n) zum Ausführen der beschriebenen Erfindung leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung gebracht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Motors mit einem Turbolader gemäß der Offenbarung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Turboladers, der in 1 gezeigt ist, wobei der Turbolader ein Lagergehäuse mit einem Hybrid-Achslagersystem aufweist.
3 ist eine schematische und vergrößerte Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Lagergehäuses, die speziell Details des Hybrid-Achslagersystems mit einem halb schwimmenden Lager und mit einem vollständig schwimmenden Lager zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, stellt 1 einen Verbrennungsmotor 10 dar. Der Motor 10 umfasst auch einen Zylinderblock 12 mit mehreren Zylindern 14, die darin angeordnet sind. Wie es gezeigt ist, weist der Motor 10 auch einen Zylinderkopf 16 auf. Jeder Zylinder 14 weist einen Kolben 18 auf, der ausgebildet ist, um darin eine Hubbewegung auszuführen. Verbrennungskammern 20 sind in den Zylindern 14 zwischen der Unterseitenfläche des Zylinderkopfs 16 und den Oberseiten der Kolben 18 gebildet. Wie Fachleuten bekannt ist, sind die Verbrennungskammern 20 ausgebildet, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für eine anschließende Verbrennung in diesen aufzunehmen.
Der Motor 10 weist auch eine Kurbelwelle 22 auf, die ausgebildet ist, um sich in dem Zylinderblock 12 zu drehen. Die Kurbelwelle 22 wird durch die Kolben 18 dadurch gedreht, dass ein geeignet proportioniertes Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungskammern 20 verbrannt wird. Nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Innern einer bestimmten Verbrennungskammer 20 verbrannt ist, dient die Hubbewegung eines speziellen Kolbens 18 dazu, Nachverbrennungsgase 24 aus dem entsprechenden Zylinder 14 auszustoßen. Der Motor 10 weist auch eine Fluidpumpe 26 auf. Die Fluidpumpe 26 ist ausgebildet, um schmierendes Fluid 28 zuzuführen, wie beispielsweise ein Motoröl. Dementsprechend kann die Fluidpumpe 26 das schmierende Fluid 28 den verschiedenen Lagern zuführen, wie beispielsweise denjenigen der Kurbelwelle 22. Die Fluidpumpe 26 kann direkt durch den Motor 10 oder durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben werden.
Der Motor 10 weist zusätzlich ein Einleitungssystem 30 auf, das ausgebildet ist, um eine Luftströmung 31 aus der Umgebung in die Zylinder 14 zu leiten. Das Einleitungssystem 30 weist eine Einlassluftleitung 32, einen Turbolader 34 und einen Einlasskrümmer 36 auf. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Einleitungssystem 30 zusätzlich einen Luftfilter stromaufwärts des Turboladers 34 aufweisen, um Fremdpartikel oder andere durch die Luft getragene Verunreinigungen aus der Luftströmung 31 zu entfernen. Die Einlassluftleitung 32 ist ausgebildet, um die Luftströmung 31 aus der Umgebung zu dem Turbolader 34 zu leiten, während der Turbolader ausgebildet ist, um die aufgenommene Luftströmung unter Druck zu setzen und um die unter Druck gesetzte Luftströmung in den Einlasskrümmer 36 zu entladen. Der Einlasskrümmer 36 verteilt wiederum die zuvor unter Druck gesetzte Luftströmung 31 auf die Zylinder 14 für eine Mischung mit einer geeigneten Menge an Kraftstoff und eine anschließende Verbrennung des resultierenden Kraftstoff-Luft-Gemischs.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist der Turbolader 34 eine Stahlwelle 38 mit einem ersten Ende 40 und einem zweiten Ende 42 auf. Ein Turbinenrad 46 ist an der Welle 38 benachbart zu dem ersten Ende 40 angebracht und ausgebildet, um zusammen mit der Welle 38 durch Nachverbrennungsgase 24, die aus den Zylindern 14 ausgestoßen werden, um eine Achse 43 gedreht zu werden. Das Turbinenrad 46 ist im Inneren eines Turbinengehäuses 48 angeordnet, das eine Volute oder Schnecke 50 aufweist. Die Schnecke 50 nimmt die Nachverbrennungsabgase 24 auf und leitet die Abgase zu dem Turbinenrad 46. Die Schnecke 50 ist ausgebildet, um spezielle Leistungseigenschaften des Turboladers 34 zu erreichen, beispielsweise bezüglich der Effizienz und des Ansprechens.
Wie ferner in 2 gezeigt ist, weist der Turbolader 34 auch ein Kompressorrad 52 auf, das benachbart zu dem zweiten Ende 42 an der Welle 38 angebracht ist. Das Kompressorrad 52 ist ausgebildet, um die Luftströmung 31, die aus der Umgebung aufgenommen wird, für eine letztliche Zuführung zu den Zylindern 14 unter Druck zu setzen. Das Kompressorrad 52 ist im Inneren einer Kompressorabdeckung 54 angeordnet, die eine Volute oder Schnecke 56 aufweist. Die Schnecke 56 nimmt die Luftströmung 31 auf und leitet die Luftströmung zu dem Kompressorrad 52. Die Schnecke 56 ist ausgebildet, um spezielle Leistungseigenschaften des Turboladers 34 zu erreichen, beispielsweise bezüglich der Spitzen-Luftströmung und der Effizienz. Dementsprechend wird die Welle 38 durch die Nachverbrennungsabgase 24, welche das Turbinenrad 46 antreiben, in Drehung versetzt, und die Drehung wird wiederum aufgrund dessen, dass das Kompressorrad an der Welle befestigt ist, auf das Kompressorrad 52 übertragen. Wie Fachleute verstehen werden, beeinflusst die variable Strömung und Kraft der Nachverbrennungsabgase 24 den Betrag des Ladedrucks, der durch das Kompressorrad 52 über den gesamten Betriebsbereich des Motors 10 erzeugt werden kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 wird die Welle 38 mittels eines Hybrid-Achslagersystems 58 für eine Drehung um die Achse 43 getragen. Das Hybrid-Achslagersystem 58 ist in einer Bohrung 60 eines Lagergehäuses 62 angeordnet, und es ist ausgebildet, um eine radiale Bewegung und Schwingungen der Welle 38 zu steuern. Darüber hinaus ist das Hybrid-Achslagersystem 58 ausgebildet, um eine untersynchrone Resonanzschwingung der Welle 38 zu minimieren, wie nachstehend beschrieben wird. Das Hybrid-Achslagersystem 58 umfasst ein erstes Achslager 58-1 und ein zweites Achslager 58-2. Das erste Achslager 58-1 und das zweite Achslager 58-2 werden durch die Zufuhr des unter Druck stehenden schmierenden Fluids 28 geschmiert und gekühlt, das mittels der Fluidpumpe 26 zu dem Lagergehäuse 62 zugeführt wird. Das Lagergehäuse 62 kann aus einem robusten Material gegossen sein, wie beispielsweise aus Eisen, um der Bohrung 60 unter erhöhten Temperaturen und Lasten während des Betriebs des Turboladers 34 Stabilität bezüglich der Abmessungen zu verleihen.
Das erste Achslager 58-1 ist ein halb schwimmendes Lager, das typischerweise aus einem relativ weichen Metall gebildet ist, beispielsweise aus Messung oder Bronze, so dass der größte Teil der Abnutzung aufgrund eines beliebigen Kontakts zwischen der Welle und dem Lager in dem Lager stattfindet. Das halb schwimmende erste Achslager 58-1 ist bezüglich einer Verschiebung entlang der Achse 43 im Wesentlichen eingeschränkt, es ist jedoch mit einer gewissen Freiheit bezüglich der Verschiebung in radialer Richtung innerhalb der Bohrung 60 ausgestattet, d. h. in einer Richtung, die quer zur Achse 43 verläuft. Ein solches Zulassen einer radialen Verschiebung ermöglicht, dass das erste Achslager 58-1 eine beliebige radiale Verschiebung der Welle 38 aufnehmen kann, die sich infolge eines Ungleichgewichts in der Welle, dem Turbinenrad 46 und/oder dem Kompressorrad 52 entwickeln kann. Im Allgemeinen sind halb schwimmende Achslager mit einem ausreichenden Spiel an den betreffenden Spielpositionen zwischen dem Lager und der Welle 38, um einen ersten Ölfilm 28A zu bilden, und zwischen dem Lager und dem Lagergehäuse 62 an der Bohrung 60, um einen zweiten Ölfilm 286 zu bilden, ausgestattet. Zusätzlich sind halb schwimmende Achslager ausgebildet, um den zweiten Ölfilm 28B in der Bohrung 60 aufrecht zu halten, während sie gegen eine Drehung in der Bohrung gesichert sind. Dementsprechend ist das erste Achslager 58-1 durch benachbarte Komponenten, wie beispielsweise einen Antirotationsstift oder eine Antirotationsverriegelung 59, bezogen auf das Lagergehäuse 62 bezüglich einer Drehung eingeschränkt, es ist jedoch ebenso ausgebildet, um den zweiten Ölfilm 286 gegen die Bohrung zu drücken. Zusätzlich ist das erste Achslager 58-1 ausgebildet, um den ersten Ölfilm 28A gegen die Welle 38 zu drücken.
Das zweite Achslager 58-2 ist ein vollständig schwimmendes Lager, das bezüglich einer Verschiebung entlang der Achse 43 im Wesentlichen eingeschränkt ist, aber an beiden Spielpositionen zwischen dem Lager und der Welle 38 sowie zwischen dem Lager und dem Lagergehäuse 62 an der Bohrung 60 zum Erzeugen eines Ölfilms mit einem ausreichenden Spiel versehen ist. Dementsprechend wird der erste Ölfilm 28A zwischen dem zweiten Achslager 58-2 und der Welle 38 gebildet, während der zweite Ölfilm 28B zwischen dem zweiten Achslager und dem Lagergehäuse 62 an der Bohrung 60 gebildet wird. Zusätzlich sind vollständig schwimmende Achslager frei bezüglich einer Drehung in der Bohrung 60. Dementsprechend kann sich das zweite Achslager 58-2 relativ zu dem Lagergehäuse 62 drehen, während es ebenso ausgebildet ist, um den ersten und den zweiten Ölfilm 28A, 28B aufrecht zu erhalten.
Vollständig schwimmende Achslager sind typischerweise zu einer signifikant größeren Ölströmung fähig als nicht schwimmende Achslager, und zwar hauptsächlich aufgrund der Fähigkeit der vollständig schwimmenden Lager, innerhalb der Bohrung zu rotieren. Daher erfahren vollständig schwimmende Achslager bei äquivalenten Abständen zwischen gleitenden Flächen im Vergleich zu nicht schwimmenden Achslagern verbesserte Kühlungseigenschaften. Dementsprechend können im Allgemeinen verringerte Betriebstemperaturen bei hohen Drehzahlen erreicht werden, indem ein vollständig schwimmendes Achslager anstelle eines nicht schwimmenden Achslagers verwendet wird. Ähnlich wie das erste Achslager 58-1 kann das zweite Achslager 58-2 aus einem relativ weichen Material gebildet sein, beispielsweise aus Messing oder Bronze, so dass der größte Teil der Abnutzung aufgrund eines beliebigen Kontakts zwischen der Welle und dem Lager und auch zwischen dem Gehäuse und dem Lager in dem Lager stattfindet.
Wie in 2–3 gezeigt ist, kann das erste halb schwimmende Achslager 58-1 benachbart zu dem ersten Ende 40 angeordnet sein, und das zweite vollständig schwimmende Achslager 58-2 kann benachbart zu dem zweiten Ende 42 der Welle 38 angeordnet sein. Mathematische und empirische Analysen haben bezeigt, dass die Verwendung des Hybrid-Achslagersystems 58 in dem Turbolader 34 bewirkt, dass Anregungskräfte aufgrund einer untersynchronen Resonanz kontrolliert werden. Die untersynchrone Resonanz neigt dazu, die Drehung der Welle 38 zu destabilisieren, und sie kann zu Problemen bezüglich Geräusch, Schwingung und Rauheit (NVH-Problemen) während des Betriebs des Turboladers führen. Das Phänomen der untersynchronen Resonanz, welchem folglich das Hybrid-Achslagersystem 58 entgegenwirkt, wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Im Allgemeinen weist die Welle einer rotierenden Einrichtung, wie beispielsweise des Turboladers 34, eine natürliche Resonanzfrequenz auf. Eine solche Resonanzfrequenz kann unterhalb der momentanen Betriebsdrehzahl der rotierenden Einrichtung liegen. Wenn die Welle vom Stillstand bis zur normalen Betriebsfrequenz beschleunigt wird, gibt es einen Punkt, an dem die momentane Drehzahl durch den Resonanzpunkt hindurchtritt, und die Einrichtung erfährt ein erhöhtes Maß an Schwingungen. Die Resonanzfrequenz der Welle kann auch mit einer natürlichen Resonanzfrequenz der tragenden Achslager zusammenfallen, so dass ein anhaltender, zyklischer Austausch von Energie zwischen der Welle und den Lagern stattfindet. Ein solcher Austausch von Energie führt zu einer Schwingung der Welle und zu Torsionsspannungen in dieser, welche zu einer Beschädigung der Welle und der tragenden Achslager führen kann, und dieses Phänomen wird als ”untersynchrone Resonanz” bezeichnet. Dementsprechend ist das Hybrid-Achslagersystem 58 dafür vorgesehen, eine solche untersynchrone Resonanzschwingung der Welle 38 zu minimieren.
Während des Betriebs des Turboladers 34 wird das unter Druck stehende schmierende Fluid 28 von der Fluidpumpe 26 zu dem Lagergehäuse 62 zugeführt und zu dem Hybrid-Achslagersystem 58 geleitet, um die Lager 58-1, 58-2 zu schmieren und um den ersten Ölfilm 28A zwischen dem Innendurchmesser der Lager und der Welle 38 sowie den zweiten Ölfilm 28B zwischen deren Außendurchmesser und der Gehäusebohrung 60 zu erzeugen. Die jeweiligen Ölfilme stellen eine hydrodynamische Dämpfungsschicht für die Lagerung der rotierenden Welle 38 während des Betriebs des Turboladers 34 bereit, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines direkten physikalischen Kontakts zwischen den Lagern 58-1, 58-2 und der Welle 38 sowie zwischen dem Lager 58-2 und dem Gehäuse 62 verringert wird. Eine solche Verringerung des direkten Kontakts zwischen den Lagern 58-1, 58-2, der Welle 38 und dem Gehäuse 62 verlängert wiederum die verwendbare Lebensdauer der Lager, sie verringert die Reibungsverluste in dem Turbolader 34, sie verringert NVH, und sie verbessert das Ansprechen des Turboladers während dessen Betrieb.
Wie in 3 gezeigt ist, weist jedes von dem ersten Achslager 58-1 und dem zweiten Achslager 58-2 eine erste Oberfläche 64, die durch einen jeweiligen Innendurchmesser ID definiert ist, und eine zweite Oberfläche 66 auf, die durch einen jeweiligen Außendurchmesser OD definiert ist. Wie ebenso in 3 gezeigt ist, definiert jedes von dem ersten Achslager 58-1 und dem zweiten 58-2 einen oder mehrere Durchgänge 68, welche die erste und die zweite Oberfläche 64, 66 verbinden. Die Fluidpumpe 26 steht mit den Durchgängen 68 in dem ersten und dem zweiten Achslager 58-1, 58-2 in fluidtechnischer Verbindung. Dementsprechend wird das unter Druck stehende Fluid 28 über die jeweiligen Durchgänge 68 geleitet, um den ersten und den zweiten Fluidfilm 28A, 28B an dem ersten Achslager 58-1 und auch den ersten sowie den zweiten Fluidfilm 28A, 286 an dem zweiten Achslager 58-2 zu bilden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 weist das Lagergehäuse 62 ein Ablassvolumen 70 für das Motoröl auf, das dem Lagergehäuse mittels der Fluidpumpe 26 zugeführt wird. Das Ablassvolumen 70 ist ein inneres Reservoir, das in das Lagergehäuse 62 eingebunden ist, und es kann eine Form wie gegossen aufweisen. Unter weiterer Bezugnahme auf 1 entfernt ein Auslassdurchgang 72 das Öl aus dem Lagergehäuse 62 nach der Schmierung des ersten und des zweiten Achslagers 58-1, 58-2 und der Sammlung des Öls in dem Ablassvolumen 70. Wie ebenso in 1 gezeigt ist, steht der Auslassdurchgang 72 mit der Fluidpumpe 26 in fluidtechnischer Verbindung, um das Öl aus dem Ablassvolumen 70 zu der Pumpe zurückzuführen. Ein Versorgungsdurchgang 74 leitet das Öl von der Fluidpumpe 26 zu dem Lagergehäuse 62, wodurch eine kontinuierliche Zirkulation des schmierenden Öls durch das Lagergehäuse während des Betriebs des Turboladers 34 hergestellt wird.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Erfindung stützen und beschreiben, der Umfang der Erfindung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen, um die Erfindung auszuüben, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus sollen die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, oder die Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht notwendigerweise als Ausführungsformen verstanden werden, die voneinander unabhängig sind. Stattdessen ist es möglich, dass jede der Eigenschaften, die in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschrieben sind, mit einer oder mehreren der anderen gewünschten Eigenschaften aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche weitere Ausführungsformen in den Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Turbolader für einen Verbrennungsmotor, wobei der Turbolader umfasst: ein Lagergehäuse, das eine Lagerbohrung definiert; ein Hybrid-Achslagersystem, das in der Bohrung angeordnet ist und ein erstes Achslager sowie ein zweites Achslager aufweist; eine Weile mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die Welle durch das Achslagersystem zur Drehung um eine Achse in der Bohrung getragen ist; ein Turbinenrad, das benachbart zu dem ersten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um durch Nachverbrennungsgase um die Achse gedreht zu werden; und ein Kompressorrad, das benachbart zu dem zweiten Ende an der Welle befestigt und ausgebildet ist, um eine Luftströmung unter Druck zu setzen, die für eine Zuführung zu dem Zylinder aus der Umgebung aufgenommen wird; wobei das erste Achslager ein halb schwimmendes Lager ist und das zweite Achslager ein vollständig schwimmendes Lager ist.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei das erste Achslager benachbart zu dem ersten Ende der Welle angeordnet ist und das zweite Achslager benachbart zu dem zweiten Ende der Welle angeordnet ist.
Turbolader nach Anspruch 1, der ferner eine Fluidpumpe umfasst, die ausgebildet ist, um ein Fluid unter Druck zu setzen, wobei das unter Druck gesetzte Fluid derart geleitet wird, dass es das Hybrid-Achslagersystem schmiert und einen ersten Fluidfilm zwischen dem Hybrid-Achslagersystem und der Welle erzeugt.
Turbolader nach Anspruch 3, wobei das unter Druck stehende Fluid derart geleitet wird, dass es einen zweiten Fluidfilm zwischen dem Hybrid-Achslagersystem und dem Lagergehäuse erzeugt.
Turbolader nach Anspruch 4, wobei jedes von dem ersten Achslager und dem zweiten Achslager eine erste Oberfläche, die durch einen jeweiligen Innendurchmesser definiert ist, und eine zweite Oberfläche aufweist, die durch einen jeweiligen Außendurchmesser definiert ist, und wobei jedes von dem ersten Achslager und dem zweiten Achslager einen Durchgang definiert, der die erste und die zweite Oberfläche verbindet.
Turbolader nach Anspruch 5, wobei die Fluidpumpe mit jedem von dem Durchgang in dem ersten Achslager und dem Durchgang in dem zweiten Achslager in fluidtechnischer Verbindung steht.
Turbolader nach Anspruch 6, wobei das unter Druck stehende Fluid derart geleitet wird, dass es den ersten Fluidfilm und den zweiten Fluidfilm über die jeweiligen Durchgänge in dem ersten Achslager und in dem zweiten Achslager bildet.
Turbolader nach Anspruch 7, wobei jeder entsprechende Durchgang in dem ersten Achslager und jeder entsprechende Durchgang in dem zweiten Achslager mehrere Durchgänge umfasst und wobei die Fluidpumpe das unter Druck stehende Fluid durch jeden der mehreren Durchgänge zuführt.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei das erste Achslager und/oder das zweite Achslager aus Messing oder aus Bronze gebildet sind.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei das Hybrid-Achslagersystem ausgebildet ist, um eine untersynchrone Resonanzschwingung der Welle zu minimieren.