DE102017126935A1 - Turbolader - Google Patents

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Abstract

Turbolader, mit einer Turbine zur Entspannung eines ersten Mediums, wobei die Turbine ein Turbinengehäuse und einen Turbinenrotor aufweist, mit einem Verdichter zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei der Verdichter ein Verdichtergehäuse und einen mit dem Turbinenrotor über eine Welle gekoppelten Verdichterrotor aufweist, mit einem zwischen dem Turbinengehäuse und dem Verdichtergehäuse angeordneten Lagergehäuse (9), wobei sowohl das Turbinengehäuse als auch das Verdichtergehäuse mit dem Lagergehäuse (9) verbunden sind, mit mindestens einem Lager (10), über welches die Welle in dem Lagergehäuse (9) gelagert ist, wobei das jeweilige Lager (10) eine drehfest im Lagergehäuse (9) montierte Lagerbuchse (11) aufweist, wobei zwischen der Lagerbuchse (11) und dem Lagergehäuse (9) ein radial äußerer Schmierspalt (13) und zwischen der Lagerbuchse (11) und der Welle (8) ein radial innerer Schmierspalt (14) ausgebildet ist, und wobei die Lagerbuchse (11) des jeweiligen Lagers (10) über mindestens ein Federelement (15) in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse (9) ausgerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Turbolader.
  • Aus der DE 10 2013 002 605 A1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Turboladers bekannt. Ein Turbolader verfügt über eine Turbine, in dem ein erstes Medium entspannt wird. Ferner verfügt ein Turbolader über einen Verdichter, in dem ein zweites Medium verdichtet wird, und zwar unter Nutzung der in der Turbine bei der Entspannung des ersten Mediums gewonnenen Energie. Die Turbine des Turboladers verfügt über ein Turbinengehäuse sowie einen Turbinenrotor. Der Verdichter des Turboladers verfügt über ein Verdichtergehäuse sowie einen Verdichterrotor. Zwischen dem Turbinengehäuse der Turbine und dem Verdichtergehäuse des Verdichters ist ein Lagergehäuse positioniert, wobei das Lagergehäuse einerseits mit dem Turbinengehäuse und andererseits mit dem Verdichtergehäuse verbunden ist. Im Lagergehäuse ist eine Welle gelagert, über die der Turbinenrotor mit dem Verdichterrotor gekoppelt ist.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, dass die Welle, welche den Turbinenrotor der Turbine an den Verdichterrotor des Verdichters koppelt, im Lagergehäuse über mindestens ein Lager gelagert ist. Das jeweilige Lager des Lagergehäuses zur Lagerung der Welle verfügt über eine Lagerbuchse, die entweder im Lagergehäuse drehfest montiert ist oder rotieren kann. Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader, bei welchem im Bereich mindestens eines Lagers des Lagergehäuses die Lagerbuchse des Lagers drehfest im Lagergehäuse montiert ist. Zwischen dem Lagergehäuse und der Lagerbuchse ist ein radial äußerer Schmierspalt und zwischen der Lagerbuchse und der Welle ein radial innerer Schmierspalt ausgebildet. Der zwischen dem Lagergehäuse und der Lagerbuchse ausgebildete, radial äußere Schmierspalt wird auch als Quetschöldämpfer bezeichnet.
  • Bei aus der Praxis bekannten Turboladern bereitet eine exakte Ausrichtung der Lagerbuchse relativ zum Lagergehäuse Schwierigkeiten, wodurch sowohl im Bereich des radial äußeren Schmierspalts als auch im Bereich des radial inneren Schmierspalts eine exakte Spaltmaßhaltung im Betrieb des Turboladers nicht möglich ist. Hierdurch kann die Schmierung im Bereich des radial äußeren sowie im Bereich des radial inneren Schmierspalts beeinträchtigt werden.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Turbolader zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Lagerbuchse des jeweiligen Lagers über mindestens ein Federelement in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse ausgerichtet. Das oder jedes Federelement dient dabei nicht nur der radialen Ausrichtung der Lagerbuchse relativ zum Lagergehäuse, sondern vielmehr auch der Dämpfung der Lagerbuchse im Betrieb. Sowohl im Bereich des radial äußeren Schmierspalts als auch im Bereich des radial inneren Schmierspalts kann die Schmierfunktion optimal gewährleistet werden.
  • Vorzugsweise ist das jeweilige Federelement in eine Nut im Lagergehäuse eingesetzt, wobei sich das jeweilige Federelement einerseits an einem Nutgrund der Nut des Lagergehäuses und anderseits an einer radial äußeren Fläche der Lagerbuchse abstützt. Diese Ausführung ist konstruktiv besonders einfach und erlaubt eine exakte relative Ausrichtung der Lagerbuchse zum Lagergehäuse.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lagerbuchse des jeweiligen Lagers über mehrere Federelemente in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse ausgerichtet, wobei ein erstes Federelement an einem ersten axialen Endabschnitt und ein zweites Federelement an einem zweiten axialen Endabschnitt der Lagerbuchse angreift. Hiermit kann die Lagerbuchse exakt in radialer Richtung zum Lagergehäuse ausgerichtet werden, weiterhin ist die Lagerbuchse dämpfbar.
  • Vorzugsweise ist der radial äußere Schmierspalt von mindestens einer ersten Leitung aus mit Schmieröl versorgbar, die zwischen den die Federelemente aufnehmenden Nuten in den radial äußere Schmierspalt mündet. So kann der radial äußere Schmierspalt optimal mit Öl versorgt werden, und zwar über mindestens eine erste Leitung, die sich zwischen den Federelementen bzw. den die Federelemente aufnehmenden Nuten erstreckt.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 einen Querschnitt durch einen Turbolader nach dem Stand der Technik;
    • 2 einen Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Turbolader im Bereich eines Lagers des Lagergehäuses; und
    • 3 einen Querschnitt durch einen zweiten erfindungsgemäßen Turbolader im Bereich eines Lagers des Lagergehäuses.
  • Die Erfindung betrifft einen Turbolader.
  • Ein Turbolader 1 verfügt über eine Turbine 2 zur Entspannung eines ersten Mediums, insbesondere zur Entspannung von Abgas einer Brennkraftmaschine. Ferner verfügt ein Turbolader 1 über einen Verdichter 3 zur Verdichtung eines zweiten Mediums, insbesondere von Ladeluft, und zwar unter Nutzung von in der Turbine 2 bei der Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie.
  • Die Turbine 2 verfügt über ein Turbinengehäuse 4 und einen Turbinenrotor 5. Der Verdichter 3 verfügt über ein Verdichtergehäuse 6 und einen Verdichterrotor 7. Der Verdichterrotor 7 ist mit dem Turbinenrotor 5 über eine Welle 8 gekoppelt, die in einem Lagergehäuse 9 gelagert ist, wobei das Lagergehäuse 9 zwischen dem Turbinengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 5 positioniert und sowohl mit dem Turbinengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 5 verbunden ist.
  • Die Welle 8, welche den Turbinenrotor 5 der Turbine 2 an den Verdichterrotor 7 des Verdichters 3 koppelt, ist in dem Lagergehäuse 9 gelagert, und zwar über mindestens ein Lager 10 des Lagergehäuses 9. Vorzugsweise umfasst das Lagergehäuse 9 zwei Lager 10 zur Lagerung der Welle 8, wobei ein erstes Lager 10 an einem dem Turbinenrotor 5 zugewandten Abschnitt der Welle 8 angreift und wobei ein zweites Lager 10 an einem dem Verdichterrotor 7 zugewandten Ende der Welle 8 angreift.
  • Das jeweilige Lager 10 verfügt über eine Lagerbuchse 11, die im Lagergehäuse 9 drehfest montiert ist. Bei einer solchen drehfest im Lagergehäuse 9 oder drehfest am Lagergehäuse 9 montierten Lagerbuchse 11 handelt es sich um eine gehäuseseitige, statorseitige Baugruppe, die bei rotierender Welle 8 stillsteht.
  • Zwischen der drehfest im Lagergehäuse 9 montierten Lagerbuche 11 und dem Lagergehäuse 9 ist ein radial äußerer Schmierspalt 14 und zwischen der Lagerbuchse 11 und der Welle 8 ein radial innerer Schmierspalt 14 ausgebildet.
  • Die Lagerbuchse 11 ist in eine Ausnehmung im Lagergehäuse 9 eingesetzt und grenzt mit einem axialen Ende an einen vom Lagergehäuse 9 gebildeten Anschlag an. Am gegenüberliegenden axialen Ende der Lagerbuchse 11 ist ein Deckel 12 positioniert, welcher zusammen mit dem Lagergehäuse 11 die axiale Positionierung der Lagerbuchse 11 im Lagergehäuse 9 bereitgestellt.
  • Die Lagerbuchse 11 des jeweiligen Lagers 10, die im Lagergehäuse 9 drehfest montiert ist, ist relativ zum Lagergehäuse 9 in Radialrichtung über mindestens ein Federelement 15 ausgerichtet. Das jeweilige Federelement 15 ist in eine Nut 16 im Lagergehäuse 9 eingesetzt, wobei sich das jeweilige Federelement 15 einerseits an einem Nutgrund der jeweiligen Nut 16 des Lagergehäuses 9 und andererseits an einer radial äußeren Fläche der Lagerbuchse 11 abstützt.
  • In den gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispielen der 2 und 3 ist die Lagerbuchse 11 des jeweils gezeigten Lagers 10 über mehrere Federelemente in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse 9 ausgerichtet, insbesondere über zwei Federelemente 15, wobei ein erstes Federelement 15 einem ersten axialen Endabschnitt und ein zweites Federelement 15 an einem zweiten axialen Endabschnitt der gezeigten Lagerbuchse 11 angreift, und wobei jedes Federelement 15 in einer entsprechenden Nut 16 des Lagergehäuses 9 eingesetzt bzw. aufgenommen ist. Beim Ausführungsbeispiel der 2 handelt es sich bei den gezeigten Federelementen 15, die in die jeweilige Nut 16 des Lagergehäuses 9 eingesetzt sind, um in der jeweiligen Nut 16 umlaufende Tellerfedern. Im Ausführungsbeispiel der 3 handelt es sich hingegen um in der jeweiligen Nut 16 jeweils umlaufende Lamellenfedern.
  • Mit der Erfindung ist mit einfachem konstruktivem Aufwand eine exakte Positionierung der Lagerbuchse 11 eines Lagers 10 im Lagergehäuse 9 des Turboladers 1 möglich, wobei sowohl im Bereich des radial äußeren Schmierspalts 13 als auch im Bereich des radial inneren Schmierspalts 14 die Schmierfunktion gewährleistet werden kann. Dadurch, dass die Federelemente 15 die jeweilige Lagerbuchse 11 nicht nur in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse 9 ausrichten, sondern vielmehr auch die Lagerbuchse 11 im Betrieb des Turboladers 1 dämpfen, muss der radial äußere Schmierspalt 13 nicht mehr die Funktion eines Quetschöldämpfers übernehmen, vielmehr dient der radial äußere Schmierspalt 13 nur noch der Schmierölversorgung für den inneren Schmierfilm.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der radial äußere Schmierspalt 13 über mindestens eine erste Leitung 17 ausgehend von einer Ölversorgungshauptleitung 18 mit Schmieröl versorgbar, wobei die oder jede erste Leitung 17 zwischen den die Federelemente 15 aufnehmenden Nuten 16 in den radial äußeren Schmierspalt 13 mündet. Der radial innere Schmierspalt 14 kann ausgehend vom radial äußeren Schmierspalt 13 über mindestens eine sich durch die Lagerbuchse 11 erstreckende zweite Leitung (nicht gezeigt) mit Schmieröl versorgt werden.
  • Auf die radial äußere Fläche der Lagerbuchse 11, an welcher sich das oder jedes Federelement 15 abstützt, kann eine Verschleißschutzbeschichtung aufgebracht sein.
  • Die Erfindung kann bei jeglicher Art von Turboladern zum Einsatz kommen. Die Erfindung ist unabhängig von der konkreten Ausführung der Turbine sowie des Verdichters. Auch ist die Erfindung unabhängig von der konkreten Ausführung einer Brennkraftmaschine, die mit dem Turbolader zusammenwirkt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Turbolader
    2
    Turbine
    3
    Verdichter
    4
    Turbinengehäuse
    5
    Turbinenrotor
    6
    Verdichtergehäuse
    7
    Verdichterrotor
    8
    Welle
    9
    Lagergehäuse
    10
    Lager
    11
    Lagerbuchse
    12
    Deckel
    13
    Schmierspalt
    14
    Schmierspalt
    15
    Federelement
    16
    Nut
    17
    Leitung
    18
    Ölversorgungshauptleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013002605 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Turbolader (1), mit einer Turbine (2) zur Entspannung eines ersten Mediums, wobei die Turbine (2) ein Turbinengehäuse (4) und einen Turbinenrotor (5) aufweist, mit einem Verdichter (3) zur Verdichtung eines zweiten Mediums unter Nutzung von in der Turbine (2) bei Entspannung des ersten Mediums gewonnener Energie, wobei der Verdichter (3) ein Verdichtergehäuse (6) und einen mit dem Turbinenrotor (5) über eine Welle (8) gekoppelten Verdichterrotor (7) aufweist, mit einem zwischen dem Turbinengehäuse (4) und dem Verdichtergehäuse (6) angeordneten Lagergehäuse (9), wobei sowohl das Turbinengehäuse (4) als auch das Verdichtergehäuse (6) mit dem Lagergehäuse (9) verbunden sind, mit mindestens einem Lager (10), über welches die Welle (8) in dem Lagergehäuse (9) gelagert ist, wobei das jeweilige Lager (10) eine drehfest im Lagergehäuse (9) montierte Lagerbuchse (11) aufweist, wobei zwischen der Lagerbuchse (11) und dem Lagergehäuse (9) ein radial äußerer Schmierspalt (13) und zwischen der Lagerbuchse (11) und der Welle (8) ein radial innerer Schmierspalt (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (11) des jeweiligen Lagers (10) über mindestens ein Federelement (15) in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse (9) ausgerichtet ist.
  2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Federelement (15) in eine Nut (16) im Lagergehäuse (9) eingesetzt ist, wobei sich das jeweilige Federelement (15) einerseits an einem Nutgrund der Nut (16) des Lagergehäuses (9) und anderseits an einer radial äußeren Fläche der Lagerbuchse (11) abstützt.
  3. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Federelement (15) als in derjeweiligen Nut (16) umlaufende Lamellenfeder ausgebildet ist.
  4. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Federelement (15) als in der jeweiligen Nut (16) umlaufende Tellerfeder ausgebildet ist.
  5. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (11) des jeweiligen Lagers (10) über mehrere Federelemente (15) in Radialrichtung relativ zum Lagergehäuse (9) ausgerichtet ist, wobei ein erstes Federelement (15) an einem ersten axialen Endabschnitt und ein zweites Federelement (15) an einem zweiten axialen Endabschnitt der Lagerbuchse (11) angreift.
  6. Turbolader nach Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Schmierspalt (13) von mindestens einer ersten Leitung (17) aus mit Schmieröl versorgbar ist, die zwischen den die Federelemente (15) aufnehmenden Nuten (16) in den radial äußeren Schmierspalt (13) mündet.
  7. Turbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Schmierspalt (14) ausgehend vom radial äußeren Schmierspalt (13) mit Schmieröl versorgbar ist.
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