DE102020005817A1 - Bearing arrangement of a running gear on a housing of an exhaust gas turbocharger, in particular for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung (10) eines Laufzeugs (12) an einem Gehäuse (14) eines Abgasturboladers (16), bei welcher eine Welle (18) des Laufzeugs (12) unter Vermittlung eines Axiallagers (22) in axialer Richtung der Welle (18) an dem Gehäuse (14) drehbar gelagert ist, wobei das Axiallager (22) während eines Betriebs des Abgasturboladers (16) in radialer Richtung der Welle (18) relativ zu der Welle (18) und relativ zu dem Gehäuse (14) verschiebbar ist.The invention relates to a bearing arrangement (10) for a rotor (12) on a housing (14) of an exhaust gas turbocharger (16), in which a shaft (18) of the rotor (12) is positioned in the axial direction of the shaft ( 18) is rotatably mounted on the housing (14), the axial bearing (22) being displaceable relative to the shaft (18) and relative to the housing (14) during operation of the exhaust gas turbocharger (16) in the radial direction of the shaft (18). is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung eines Laufzeugs an einem Gehäuse eines Abgasturboladers, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a bearing arrangement of a rotor on a housing of an exhaust gas turbocharger, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche Lagerungsanordnung eines Laufzeugs an einem Gehäuse eines Abgasturboladers ist beispielsweise bereits der
Des Weiteren offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb des Abgasturboladers realisierbar ist.The object of the present invention is to further develop a bearing arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that particularly efficient operation of the exhaust gas turbocharger can be implemented.
Diese Aufgabe wird durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Um eine Lagerungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb des Abgasturboladers realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das beispielsweise als eine Axiallagerscheibe ausgebildete Axiallager während eines Betriebs des Abgasturboladers, während dessen Betrieb sich das Laufzeug und somit die Welle um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse und vorzugsweise auch relativ zu dem Axiallager drehen, in radialer Richtung der Welle relativ zu der Welle und relativ zu dem Gehäuse, insbesondere gezielt, verschiebbar ist. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Herkömmlicherweise trägt ein Axiallager in einem insbesondere gleitgelagerten Abgasturbolader in erheblichem Maße zu Reibleistung einer Lagerung bei, mittels welcher das Laufzeug drehbar an dem Gehäuse gelagert ist. Dabei wird die volle Tragfähigkeit des Axiallagers nur in einem sehr geringen, zeitlichen Anteil der Gesamtbetriebszeit des Abgasturboladers genutzt. In davon unterschiedlichen, übrigen Anteilen ist eine gegenüber der vollen Tragfähigkeit des Axiallagers geringere Tragfähigkeit des Axiallagers ausreichend, um das Laufzeug in axialer Richtung zu lagern. Vor diesem Hintergrund ist es die Idee der Erfindung, die Tragfähigkeit des Axiallagers in dem Betrieb, das heißt während des Betriebs durch in radialer Richtung der Welle relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der Welle erfolgendes Verschieben des Axiallagers einzustellen, insbesondere derart, dass die Tragfähigkeit stets einem aktuellen Betriebszustand des Abgasturboladers genügt beziehungsweise an dem Betriebszustand angepasst ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise in einem ersten Betriebszustand, in welchem die volle Tragfähigkeit des Axiallagers zur axialen Lagerung des Laufzeugs wünschenswert beziehungsweise erforderlich ist, das Axiallager in eine erste Stellung in radialer Richtung der Welle verschoben wird, in welcher die volle Tragfähigkeit des Axiallagers zur axialen Lagerung des Laufzeugs zur Verfügung steht. In einem zweiten Betriebszustand des Abgasturboladers, in welchem nicht die volle Tragfähigkeit des Axiallagers zur axialen Lagerung des Laufzeugs erforderlich ist, wird beziehungsweise ist das Axiallager in eine zweite Stellung verschoben beziehungsweise geschoben, in welcher nicht die volle Tragfähigkeit des Axiallagers zur axialen Lagerung des Laufzeugs zur Verfügung steht. Dabei ist die Reibleistung in der zweiten Stellung geringer als in der ersten Stellung. Durch bedarfsgerechtes Verschieben des Axiallagers in die jeweilige Stellung kann die Tragfähigkeit des Axiallagers eingestellt werden, sodass insgesamt die Reibleistung des Abgasturboladers besonders gering gehalten werden kann. Durch das bedarfsgerechte Verschieben des Axiallagers, insbesondere zwischen den Stellungen, ist es möglich, die Reibleistung des Axiallagers auf ein technisches Minimum im laufenden Betrieb zu begrenzen. Dadurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad des Abgasturboladers insbesondere in Hauptbetriebsbereichen realisiert werden.This object is achieved by a bearing arrangement having the features of patent claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims. In order to further develop a bearing arrangement of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that particularly efficient operation of the exhaust gas turbocharger can be implemented, it is provided according to the invention that the axial bearing designed, for example, as an axial bearing disk, during operation of the exhaust gas turbocharger, during which operation the rotor and thus rotating the shaft about an axis of rotation relative to the housing and preferably also relative to the axial bearing, is displaceable in the radial direction of the shaft relative to the shaft and relative to the housing, in particular in a targeted manner. The invention is based in particular on the following findings: conventionally, an axial bearing in an exhaust gas turbocharger, in particular one with plain bearings, contributes to a considerable extent to the friction loss of a bearing by means of which the rotor is rotatably mounted on the housing. The full load capacity of the axial bearing is only used for a very small proportion of the total operating time of the exhaust gas turbocharger. In other proportions that differ from this, a load capacity of the axial bearing that is lower than the full load capacity of the axial bearing is sufficient to support the running gear in the axial direction. Against this background, the idea of the invention is to set the load capacity of the axial bearing during operation, i.e. during operation, by moving the axial bearing in the radial direction of the shaft relative to the housing and relative to the shaft, in particular in such a way that the load capacity always satisfies a current operating state of the exhaust gas turbocharger or is adapted to the operating state. This means in particular that, for example, in a first operating state in which the full load capacity of the axial bearing is desirable or necessary for the axial bearing of the running gear, the axial bearing is shifted into a first position in the radial direction of the shaft in which the full load capacity of the Axial bearing for the axial storage of the running gear is available. In a second operating state of the exhaust gas turbocharger, in which the full load capacity of the axial bearing is not required for the axial bearing of the rotor, the axial bearing is or is shifted or pushed into a second position in which the full load capacity of the axial bearing for the axial bearing of the rotor is not available Available. The friction loss in the second position is lower than in the first position. By shifting the axial bearing into the respective position as required, the load-bearing capacity of the axial bearing can be adjusted so that overall the friction loss of the exhaust gas turbocharger can be kept particularly low. By shifting the axial bearing as required, in particular between the positions, it is possible to limit the friction loss of the axial bearing to a technical minimum during operation. As a result, a particularly high degree of efficiency of the exhaust gas turbocharger can be achieved, particularly in the main operating ranges.
Durch das bedarfsgerechte Verschieben des Axiallagers zwischen den Stellungen kann sichergestellt werden, dass nur eine für den Betrieb beziehungsweise für eine hinreichende, axiale Lagerung des Laufzeugs zwingend notwendige Tragfläche des Axiallagers in Eingriff ist. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass in der ersten Stellung zumindest ein Wandungsbereich der Welle und/oder eines zumindest in axialer Richtung der Welle an der Welle festgelegten und vorzugsweise auch drehfest mit der Welle verbundenen Lagerelements in axialer Richtung zu einem Laufrad des Laufzeugs hin durch einen beispielsweise die Tragfläche bildenden Lagerbereich des Axiallagers überlappt ist, wobei in der zweiten Stellung zumindest der Lagerbereich in radialer Richtung der Welle nach außen hin versetzt zu dem Wandungsbereich angeordnet ist, sodass in der zweiten Stellung der Wandungsbereich der Welle beziehungsweise des Lagerelements in axialer Richtung zu dem Laufrad des Laufzeugs hin nicht durch den Lagerbereich überlappt ist. Dies bedeutet, dass in der ersten Stellung der Lagerbereich zur axialen Lagerung der Welle verwendet wird. In der zweiten Stellung wird auch der Lagerbereich beziehungsweise die Tragfläche nicht zur axialen Lagerung der Welle beziehungsweise des Laufzeugs genutzt, sodass insgesamt die Reibleistung des Axiallagers und somit des Abgasturboladers besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Abgasturboladers gewährleistet werden.By shifting the axial bearing between the positions as required, it can be ensured that only one supporting surface of the axial bearing that is absolutely necessary for the operation or for a sufficient, axial bearing of the running gear is engaged. This can be understood in particular as meaning that in the first position at least one wall region of the shaft and/or a bearing element fixed to the shaft at least in the axial direction of the shaft and preferably also non-rotatably connected to the shaft in the axial direction towards an impeller of the running gear by a for example the wing forming bearing area of the axial bearing is overlapped, wherein in the second position at least the bearing area is offset in the radial direction of the shaft to the outside of the wall area, so that in the second position the wall area of the shaft or the bearing element is in the axial direction of the impeller of the running gear hin is not overlapped by the storage area. This means that in the first position the bearing area is used for the axial bearing of the shaft. In the second position, the bearing area or the supporting surface is also not used for the axial bearing of the shaft or the rotor, so that overall the friction loss of the axial bearing and thus of the exhaust gas turbocharger can be kept particularly low. As a result, particularly efficient operation of the exhaust gas turbocharger can be guaranteed.
Das Axiallager ist zwischen den Stellungen gezielt verschiebbar, insbesondere hin und her verschiebbar. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Axiallager in den Stellungen relativ zu der Welle und relativ zu dem Gehäuse, insbesondere gezielt, gehalten beziehungsweise zuhalten, das heißt fixiert oder fixierbar ist. Beispielsweise kann das Axiallager pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch beziehungsweise elektromechanisch zwischen den Stellungen hin und her verschoben werden.The axial bearing can be displaced in a targeted manner between the positions, in particular it can be displaced back and forth. It is preferably provided that the axial bearing is held or held in the positions relative to the shaft and relative to the housing, in particular in a targeted manner, that is to say it is fixed or can be fixed. For example, the axial bearing can be moved back and forth between the positions pneumatically and/or hydraulically and/or electrically or electromechanically.
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 die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.
Dabei Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung eines Laufzeugs an einem Gehäuse eines Abgasturboladers, wobei sich ein Axiallager in einer ersten Stellung befindet; -
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Lagerungsanordnung, wobei sich das Axiallager in einer zweiten Stellung befindet; -
3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht der Lagerungsanordnung, wobei sich das Axiallager in der ersten Stellung befindet; und -
4 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht der Lagerungsanordnung, wobei sich das Axiallager in der zweiten Stellung befindet.
-
1 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a bearing arrangement according to the invention of a rotor on a housing of an exhaust gas turbocharger, with an axial bearing being in a first position; -
2 a fragmentary schematic sectional view of the bearing arrangement, the axial bearing being in a second position; -
3 A fragmentary schematic front view of the bearing arrangement, the axial bearing being in the first position; and -
4 a fragmentary schematic front view of the storage arrangement, the axial bearing being in the second position.
In den Figuren sind gleich oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.Elements that are identical or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb des Abgasturboladers 16 realisieren zu können, ist das Axiallager 22 während des Betriebs des Abgasturboladers 16, das heißt insbesondere während sich das Laufzeug 12 um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse 14 und relativ zu dem Axiallager 22 dreht, in radialer Richtung der Welle 18 relativ zu der Welle 18 und relativ zu dem Gehäuse 14 verschiebbar. Dabei ist das Axiallager 22 zwischen wenigstens einer in
Das Axiallager 22 kann beispielsweise zwischen den Stellungen S1, S2 gezielt verschoben und in den Stellungen S1, S2 relativ zu der Welle 18 und relativ zu dem Gehäuse 14 fixiert werden beziehungsweise sein. In der ersten Stellung S1 ist zumindest ein Wandungsbereich W des Lagerelements 24 in axialer Richtung der Welle 18 zu dem Laufrad 20 hin durch einen auch als Tragfläche bezeichneten oder eine Tragfläche bildenden Lagerbereich L des Axiallagers 22 überlappt beziehungsweise überdeckt, sodass in der ersten Stellung S1 der Lagerbereich L in axialer Richtung der Welle 18 zwischen dem Wandungsbereich W und dem Laufrad 20, insbesondere einem weiteren Wandungsbereich W2 des Laufrads 20, angeordnet ist.The axial bearing 22 can, for example, be shifted in a targeted manner between the positions S1, S2 and fixed in the positions S1, S2 relative to the
In der in
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Lagerungsanordnungstorage arrangement
- 1212
- Laufzeugwalking gear
- 1414
- Gehäusehousing
- 1616
- Abgasturboladerexhaust gas turbocharger
- 1818
- Wellewave
- 2020
- LaufradWheel
- 2222
- Axiallagerthrust bearing
- 2424
- Lagerelementbearing element
- LL
- Lagerbereichstorage area
- S1S1
- Erste StellungFirst position
- S2S2
- Zweite Stellungsecond position
- WW
- Wandungsbereichwall area
- W2W2
- Wandungsbereichwall area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 3712444 A1 [0002]DE 3712444 A1 [0002]
- DE 102007060226 A1 [0003]DE 102007060226 A1 [0003]
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DE102007060226A1 (en) | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | axial bearing |
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2020
- 2020-09-24 DE DE102020005817.5A patent/DE102020005817A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DAIMLER TRUCK AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |