DE102022102846A1

DE102022102846A1 - Lagergehäuse für einen Abgasturbolader, Gehäuse sowie Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102022102846A1
Application number: DE102022102846.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Kastenmaier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse (5) für einen Abgasturbolader (1), mit einem Gehäuseelement (6), mit einem durch das Gehäuseelement (6) zumindest teilweise begrenzten Aufnahmeraum (7) zur Aufnahme wenigstens eines Lagers einer Abtriebswelle des Abgasturboladers (1), und mit einer in dem Gehäuseelement (6) angeordneten und von einem ersten Wandbereich (9) des Gehäuseelements (6) teilweise begrenzten Durchgangsöffnung (10) zur Aufnahme eines von Öl durchströmbaren Leitungselements (11), wobei das Gehäuseelement (6) einen von dem ersten Wandbereich (9) beabstandeten, zweiten Wandbereich (13) zur Abstützung eines ein Turbinenrad (2) des Abgasturboladers (1) aufnehmendes Turbinengehäuses (12) aufweist, wobei der erste Wandbereich (9) eine Dichtfläche (16) aufweist, an welcher ein an einer äußeren Mantelfläche (18) des Leitungselement (11) angeordnetes Dichtungselement (17) des Leitungselements (11) anliegt, und dass das Gehäuseelement (6) eine Aussparung (20) aufweist, welche sich in radialer Richtung (21) der Durchgangsöffnung (10) zwischen der Dichtfläche (16) und dem zweiten Wandbereich (13) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gehäuse sowie einen Abgasturbolader.
Die EP 2 673 488 B1 offenbart einen Abgasturbolader, der ein Turbinengehäuse und ein mit dem Turbinengehäuse verbundenes Lagergehäuse aufweist, wobei das Turbinengehäuse einen Kühlmitteleingang, einen im Inneren des Turbinengehäuses vorgesehenen Kühlmantel und einen Kühlmittelausgang aufweist. Das Lagergehäuse weist einen Kühlmitteleingang, einen im Inneren des Lagergehäuses vorgesehenen Kühlmantel und einen Kühlmittelausgang auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Lagergehäuse für einen Abgasturbolader, ein Gehäuse mit einem solchen Lagergehäuse und einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine Sicherheit gegenüber einer thermischen Beschädigung des Abgasturboladers, insbesondere des Lagergehäuses, besonders erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lagergehäuse für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Gehäuse mit einem solchen Lagergehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch einen Abgasturbolader mit einem solchen Gehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Lagergehäuse für einen Abgasturbolader. Vorzugsweise umfasst der Abgasturbolader in seinem vollständig hergestellten Zustand das Lagergehäuse.
Der Abgasturbolader umfasst vorzugsweise ein relativ zu dem Lagergehäuse um eine Drehachse drehbares Turbinenrad und ein relativ zu dem Lagergehäuse um die Drehachse drehbares Verdichterrad. Das Turbinenrad und das Verdichterrad sind vorzugsweise auf einer Welle des Abgasturboladers, insbesondere drehfest, angeordnet, wobei die Welle um die Drehachse drehbar ist. Die Welle kann beispielsweise über das Turbinenrad von einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden, wobei das Turbinenrad dabei von dem Abgas beaufschlagbar ist beziehungsweise beaufschlagt wird. Dadurch kann das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben werden, wodurch beispielsweise mittels des Verdichterrads Frischluft der Verbrennungskraftmaschine verdichtet werden kann. Vorzugsweise ist das Verdichterrad in einem von der Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Vorzugsweise ist das Turbinenrad in einem von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine dazu vorgesehen, ein Kraftfahrzeug anzutreiben. Deshalb kann der Abgasturbolader insbesondere für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.
Das Lagergehäuse weist wenigstens ein Gehäuseelement und wenigstens einen durch das Gehäuseelement zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, begrenzten Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Lagers der Welle des Abgasturboladers auf. Mit anderen Worten ausgedrückt umfasst das Lagergehäuse den Aufnahmeraum, welcher zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, durch das Gehäuseelement gebildet ist, wobei in dem Aufnahmeraum das wenigstens eine Lager anordenbar ist, mittels welchem die Welle drehbar, insbesondere an dem Lagergehäuse beziehungsweise dem Gehäuseelement, gehalten ist. Somit umgibt das Gehäuseelement den Aufnahmeraum zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig.
Das Lagergehäuse umfasst wenigstens eine in dem Gehäuseelement angeordnete und von einem ersten Wandbereich des Gehäuseelements teilweise, insbesondere direkt, begrenzte beziehungsweise gebildete Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines von Öl durchströmbaren Leitungselements. Mit anderen Worten ausgedrückt weist das Gehäuseelement den ersten Wandbereich auf, welches die Durchgangsöffnung, welche durch das Gehäuseelement hindurch verläuft, teilweise, insbesondere direkt, begrenzt. In der Durchgangsöffnung ist das von dem Öl durchströmbare Leitungselement anordenbar beziehungsweise angeordnet. Das Leitungselement ist beispielsweise als, insbesondere metallisches, Rohr oder als Schlauch ausgebildet. Über die Durchgangsöffnung ist der Aufnahmeraum fluidisch mit einer Umgebung des Lagergehäuses verbunden beziehungsweise verbindbar. Vorzugsweise ist das Leitungselement als Ölablaufleitung ausgebildet, wodurch sich in dem Aufnahmeraum befindendes Öl über die Durchgangsöffnung aus dem Aufnahmeraum abführbar ist und in das Leitungselement einleitbar ist.
Das Gehäuseelement weist einen von dem ersten Wandbereich beabstandeten, zweiten Wandbereich zur Abstützung eines, insbesondere von dem Lagergehäuse unterschiedlichen, das Turbinenrad des Abgasturboladers aufnehmendes Turbinengehäuse auf. Somit ist an dem zweiten Wandbereich, insbesondere an einem Abstützbereich des zweiten Wandbereichs, das Turbinengehäuse des Abgasturboladers, insbesondere direkt, abstützbar. Vorzugsweise sind die Wandbereiche in radialer Richtung der Durchgangsöffnung und/oder in Axialrichtung der Welle voneinander beabstandet. Die Wandbereiche sind vorzugsweise gemeinsam einstückig ausgebildet. Der Abstützbereich kann insbesondere als Abstützfläche bezeichnet werden.
Um das Lagergehäuse, insbesondere den Aufnahmeraum, besonders dicht halten zu können, ist es vorgesehen, dass der erste Wandbereich wenigstens eine Dichtfläche aufweist, an welcher an einer äußeren Mantelfläche des Leitungselements, insbesondere direkt, angeordnetes Dichtungselement des Leitungselements, insbesondere direkt, anliegt. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das Dichtungselement, insbesondere direkt, an der Dichtfläche des ersten Wandbereichs, insbesondere in radialer Richtung der Durchgangsöffnung, abgestützt. Somit berührt das Dichtungselement die Dichtfläche, insbesondere direkt. Unter der äußeren Mantelfläche des Leitungselements kann insbesondere eine Außenseite des Leitungselements verstanden werden. Beispielsweise umgibt das Dichtungselement die äußere Mantelfläche in radialer Richtung des Leitungselements zumindest überwiegend, insbesondere vollständig.
Beispielsweise ist das Dichtungselement in einer an der äußeren Mantelfläche angeordneten Nut des Leitungselements aufgenommen. Vorzugsweise ist das Dichtungselement ringförmig, insbesondere als O-Ring, ausgebildet. Beispielsweise ist das Dichtungselement aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, gebildet. Beispielsweise ist das Dichtungselement aus Fluorkautschuk (FKM) gebildet. Mittels des Dichtungselements ist die Ölablaufleitung gegenüber dem Lagergehäuse, insbesondere dem Gehäuseelement beziehungsweise dem ersten Wandbereich gegenüber der Umgebung des Abgasturboladers beziehungsweise des Lagergehäuses abgedichtet.
Um eine Sicherheit gegenüber einer Beschädigung des Abgasturboladers, insbesondere des Lagergehäuses, besonders zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuseelement wenigstens eine Aussparung aufweist, welche sich in radialer Richtung der Durchgangsöffnung zwischen der Dichtfläche und dem zweiten Wandbereich erstreckt. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Aussparung durch das Gehäuseelement, insbesondere den ersten und den zweiten Wandbereich, gebildet beziehungsweise begrenzt, wobei die Aussparung in radialer Richtung der Durchgangsöffnung, insbesondere in Axialrichtung der Welle, zwischen der Dichtfläche und dem zweiten Wandbereich angeordnet ist. Wieder in anderen Worten ist das Lagergehäuse, insbesondere die Aussparung, derart gestaltet, dass ein von dem Turbinengehäuse über den zweiten Wandbereich, insbesondere die Anlagefläche, einleitbarer Wärmestrom, welcher von dem zweiten Wandbereich aus über das Gehäuseelement durch Wärmeleitung in eine in Richtung der Dichtfläche verlaufende, erste Richtung verläuft, durch die Aussparung in eine senkrecht oder schräg zu der ersten Richtung verlaufende, zweite Richtung umlenkbar ist. Durch das Umlenken ist der Wärmestrom vorzugsweise an der Dichtfläche beziehungsweise an dem Dichtungselement vorbeileitbar. Dies bedeutet, dass der Wärmestrom durch das Umlenken vorzugsweise nicht über die Dichtfläche, insbesondere das Dichtungselement verläuft.
Unter der Aussparung kann insbesondere eine Materialaussparung verstanden werden. Dies bedeutet, dass an einer Position, an welcher die Aussparung in dem Gehäuseelement angeordnet ist, sich kein Material, insbesondere des Gehäuseelements, befindet, was bedeutet, dass das Gehäuseelement an dieser Stelle frei von dem Material ist. Somit ist an der Position, an welcher sich die Aussparung befindet, beispielsweise Material des Gehäuseelements entfernt.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Das Dichtungselement kann aufgrund seines Werkstoffs, bei welchem es sich beispielsweise um ein Elastomer-Material handeln kann, lediglich bis zu einer, insbesondere vorgegebenen, Temperatur, welche insbesondere als Grenztemperatur bezeichnet werden kann, beständig sein. Wird diese Grenztemperatur im Betrieb des Abgasturboladers überschritten, kann eine thermische Überlastung des Dichtungselements auftreten, wodurch das Dichtungselement und damit der Abgasturbolader beschädigt beziehungsweise zerstört werden kann. Insbesondere dann, wenn die Temperatur des Abgases der Verbrennungskraftmaschine besonders hoch ist, kann ein besonders hoher Wärmestrom von dem Turbinengehäuse des Abgasturboladers, insbesondere durch mechanischen Kontakt des Turbinengehäuses mit dem Lagergehäuse, in das Lagergehäuse eingeleitet werden. Dadurch kann das Dichtungselement thermisch belastet werden. Ferner kann durch die besonders hohen Abgastemperaturen beziehungsweise durch den hieraus resultierenden besonders hohen Wärmestrom das, insbesondere das Leitungselement durchströmende, Öl besonders stark erhitzt werden. Dadurch kann das Öl beispielsweise verkoken.
Demgegenüber kann mittels des erfindungsgemäßen Lagergehäuses die thermische Belastung des Dichtungselements und insbesondere des Öls besonders gering gehalten werden. Durch die Aussparung kann der Wärmestrom umgelenkt beziehungsweise umgeleitet werden, wodurch beispielsweise eine Wärmeisolation der Dichtfläche bewirkt werden kann. Dies bedeutet, dass ein Wärmetransport von, insbesondere über das Turbinengehäuse, in das Lagergehäuse, insbesondere den zweiten Wandbereich, eingeleiteter Wärme an die Dichtfläche, insbesondere an das Dichtungselement, vermieden beziehungsweise besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann die Temperatur des Dichtungselements besonders gering gehalten, wodurch die Beschädigung des Dichtungselements vermieden werden. Somit kann eine thermische Belastbarkeit beziehungsweise thermische Beständigkeit des Abgasturboladers, insbesondere des Lagergehäuses beziehungsweise des Dichtungselements, besonders erhöht werden. Ferner kann die Temperatur des, insbesondere das Leitungselement durchströmenden Öls, besonders gering gehalten werden. Dadurch kann die Verkokung des Öls vermieden werden beziehungsweise besonders gering gehalten werden. Durch das Vermeiden der Beschädigung des Dichtungselements und/oder durch das Vermeiden der Ölverkokung kann beispielsweise eine Lebensdauer des Abgasturboladers, insbesondere des Lagergehäuses, besonders erhöht werden.
In weiter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Aussparung sich auf einer Außenseite der Aussparung, insbesondere in Axialrichtung der Durchgangsöffnung, über eine Körperkante des Gehäuseelements hinaus erstreckt. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Aussparung teilweise durch das Gehäuseelement, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet, wobei an der Außenseite der Aussparung das Begrenzen der Aussparung durch das Gehäuseelement unterbleibt. Somit ist die Aussparung zumindest an der Außenseite nicht durch das Lagergehäuse, insbesondere das Gehäuseelement, begrenzt. Dadurch kann der Wärmestrom besonders effektiv mittels der Aussparung umgelenkt werden. Somit kann die thermische Belastung der Dichtfläche, insbesondere des Dichtungselements, besonders gering gehalten werden.
Vorzugsweise weist die Aussparung einen kerbenförmigen Querschnitt auf. Mit anderen Worten ausgedrückt weist die Aussparung einen ersten Randbereich und einen schräg zu dem ersten Randbereich verlaufenden, zweiten Randbereich auf, wobei die Randbereiche gegenüberliegend und aneinander zugewandt angeordnet sind. Dadurch kann die Dichtfläche, insbesondere das Dichtungselement, besonders effektiv thermisch isoliert werden. Somit kann die thermische Beständigkeit des Lagergehäuses, insbesondere der Dichtfläche beziehungsweise des Dichtungselements, besonders erhöht werden.
Unter dem kerbenförmigen Querschnitt kann insbesondere ein keilförmiger Querschnitt verstanden werden. Vorzugsweise schneiden sich die Randbereiche im Querschnitt der Aussparung in einem, insbesondere gedachten, Schnittpunkt, welcher beispielsweise außerhalb der Aussparung, und insbesondere innerhalb des Gehäuseelements, angeordnet ist. Der erste Randbereich kann durch den ersten Wandbereich, insbesondere direkt, begrenzt sein. Der zweite Randbereich kann durch den zweiten Wandbereich, insbesondere direkt, begrenzt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Lagergehäuse wenigstens einen von einem Fluid durchströmbaren und zumindest bereichsweise innerhalb des Gehäuseelements verlaufenden Kühlkanal aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt umfasst das Lagergehäuse den Kühlkanal, welcher zumindest bereichsweise in seiner radialen Richtung durch das Gehäuseelement, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Dies bedeutet, dass das Lagergehäuse über den Kühlkanal mittels des Fluids kühlbar ist. Dadurch kann eine Temperatur des Gehäuseelements besonders gering gehalten werden. Somit können beispielsweise innenliegende beziehungsweise im Bereich des Kühlkanals umliegende Bauteile des Abgasturboladers vor einer Übertemperatur geschützt werden. Dadurch kann die thermische Beständigkeit des Abgasturboladers, insbesondere des Lagergehäuses, besonders erhöht werden. Ferner kann durch den Kühlkanal beziehungsweise durch das Kühlen des Lagergehäuses, insbesondere des Gehäuseelements, über den Kühlkanal die Ölverkokung besonders gering gehalten werden beziehungsweise vermieden werden.
Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein von dem Öl unterschiedliches Kühlmittel. Beispielsweise ist das Kühlmittel Wasser beziehungsweise umfasst das Kühlmittel Wasser, wodurch das Kühlmittel insbesondere als Kühlwasser bezeichnet werden kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der von dem Turbinengehäuse über den zweiten Wandbereich einleitbare Wärmestrom, welcher von dem zweiten Wandbereich aus über das Gehäuseelement durch Wärmeleitung in die in Richtung der Dichtfläche verlaufende, erste Richtung verläuft, durch die Aussparung in die senkrecht oder schräg zu der ersten Richtung verlaufende, zweite Richtung umlenkbar ist, wodurch der Wärmestrom in einen Teilbereich des Gehäuseelements leitbar beziehungsweise führbar ist, welcher näher an dem Kühlkanal angeordnet ist als die Dichtfläche, insbesondere das Dichtungselement. Mit anderen Worten ausgedrückt kann durch das Umlenken der Wärmestrom in Richtung des Kühlkanals umgelenkt werden, wodurch der Wärmestrom in den Teilbereich des Gehäuseelements geleitet beziehungsweise transportiert werden kann. Dadurch kann die Temperatur des Gehäuseelements besonders gering gehalten werden, insbesondere dadurch, dass die durch den Wärmestrom in den Teilbereich geführte Wärme über den Kühlkanal abgeführt werden kann. Dadurch kann die Temperatur der Dichtfläche, insbesondere des Dichtungselements, besonders gering gehalten werden. Vorzugsweise ist der Teilbereich in, insbesondere unmittelbarer, Nähe des Kühlkanals angeordnet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Abgasturbolader, welches ein Lagergehäuse, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Das Gehäuse kann insbesondere als Turboladergehäuse oder als Maschinengehäuse bezeichnet werden. Das Gehäuse umfasst das Turbinengehäuse, welches an dem zweiten Wandbereich, insbesondere der Abstützfläche, des Lagergehäuses, insbesondere direkt, abgestützt ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Aussparung teilweise durch das an dem zweiten Wandbereich, insbesondere an der Abstützfläche, abgestützte Turbinengehäuse begrenzt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt umgibt das Turbinengehäuse, insbesondere einen als dritter Wandbereich bezeichneten Wandbereich des Turbinengehäuses, die Aussparung teilweise. Dadurch kann der Wärmestrom besonders effektiv gezielt mittels der Aussparung umgelenkt werden. Somit kann die Temperatur der Dichtfläche, insbesondere des Dichtungselements, besonders gering gehalten werden.
Vorzugsweise sind das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse, insbesondere an der Abstützfläche, formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, miteinander verbunden.
In weiterer Ausgestaltung weist das Lagergehäuse einen ersten Flanschbereich auf, an welchem ein erster Teil eines Verbindungselements anliegt, und das Turbinengehäuse einen dem ersten Flanschbereich abgewandten, zweiten Flanschbereich aufweist, an welchem ein von dem ersten Teil beabstandeter zweiter Teil des Verbindungselements anliegt, wobei das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse über das Verbindungselement, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ausgedrückt umfasst das Gehäuse das Verbindungselement, welches zumindest den ersten und den zweiten Teil umfasst, wobei der erste Flanschbereich des Lagergehäuses, insbesondere in radialer Richtung der Durchgangsöffnung und/oder in Axialrichtung der Welle, an dem ersten Teil, insbesondere direkt, abgestützt ist und das Turbinengehäuse über den zweiten Flanschbereich, insbesondere in der radialen Richtung der Durchgangsöffnung und/oder der Axialrichtung der Welle, an dem zweiten Teil, insbesondere direkt, abgestützt ist, wodurch das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse mittels des Verbindungselements miteinander verbunden sind. Dadurch können das Lagergehäuse und das Turbinengehäuse besonders sicher, insbesondere besonders fest, und/oder besonders aufwandsarm miteinander verbunden werden. Dadurch kann beispielsweise eine Festigkeit beziehungsweise eine Steifigkeit des Gehäuses besonders erhöht werden. Ferner können beispielsweise Herstellkosten des Gehäuses besonders gering gehalten werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Aussparung zumindest teilweise in dem ersten Flanschbereich angeordnet ist, wodurch der erste Teil des Verbindungselements im Bereich der Aussparung von dem ersten Flanschbereich, insbesondere in radialer Richtung der Durchgangsöffnung und/oder in Axialrichtung der Welle, von dem ersten Flanschbereich beabstandet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist im Bereich der Aussparung zwischen dem ersten Flanschbereich und dem ersten Teil des Verbindungselements ein Abstand vorgesehen, wobei der erste Flanschbereich in von dem Bereich der Aussparung unterschiedlichen, weiteren Bereichen an dem ersten Teil des Verbindungselements anliegt. Dies bedeutet, dass eine Schnittstelle, über welche das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse miteinander verbunden sind, nicht über einen Gesamtumfang tragend ist, sondern um die Aussparung beziehungsweise um den Bereich der Aussparung reduziert beziehungsweise vermindert ist. Dadurch kann der Wärmestrom mittels der Aussparung gezielt besonders effektiv umgeleitet werden. Dadurch kann die Temperatur der Dichtfläche, insbesondere des Dichtungselements, besonders gering gehalten werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, welcher ein Gehäuse, insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, aufweist. Das Gehäuse umfasst ein Lagergehäuse, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Der Abgasturbolader umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand das Leitungselement. Das Lagergehäuse kann das Leitungselement umfassen. Dies bedeutet, dass das Leitungselement Teil des Lagergehäuses sein kann. Alternativ kann das Leitungselement nicht Teil des Lagergehäuses sein und somit beispielsweise separat von dem Lagergehäuse ausgebildet sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische und perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, welcher ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse aufweist; und
2 eine schematische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, welcher ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse aufweist; und
3 eine schematische und perspektivische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, welcher ein erfindungsgemäßes Lagergehäuse aufweist; und
4 eine schematische Seitenansicht eines Lagergehäuses; und
5 eine schematischte Teilschnittansicht eines Abgasturboladers, welcher ein Lagergehäuse aufweist.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Teilansicht einen Abgasturbolader 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Abgasturbolader 1 weist ein Turbinenrad 2 und ein Verdichterrad auf. Das Turbinenrad 2 und das Verdichterrad sind auf einer Welle des Abgasturboladers 1 angeordnet und drehfest mit der Welle verbunden. Der Abgasturbolader 1 weist ein insbesondere als Turboladergehäuse bezeichnetes Gehäuse 3 auf. Das Turbinenrad 2, das Verdichterrad und die Welle sind um eine Wellendrehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar.
2 zeigt den Abgasturbolader 1 in einer schematischen Teilschnittansicht. 3 zeigt den Abgasturbolader 1 in einer schematischen und perspektivischen Teilschnittansicht. Der Abgasturbolader 1, insbesondere das Gehäuse 3, umfasst ein Lagergehäuse 5. Das Lagergehäuse 5 umfasst ein Gehäuseelement 6 und wenigstens einen durch das Gehäuseelement 6 zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, begrenzten Aufnahmeraum 7 zur Aufnahme wenigstens eines Lagers der insbesondere als Abtriebswelle bezeichneten Welle des Abgasturboladers 1.
Das Lagergehäuse 5 weist wenigstens eine in dem Gehäuseelement 6 angeordnete und von einem ersten Wandbereich 9 des Gehäuseelements 6 zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, begrenzte Durchgangsöffnung 10 zur Aufnahme eines von Öl durchströmbaren Leitungselements 11 auf. Somit ist das Leitungselement 11 in vollständig hergestellten Zustand des Abgasturboladers 1 teilweise in der Durchgangsöffnung 10 beziehungsweise in dem Aufnahmeraum 7 angeordnet.
Der Abgasturbolader 1, insbesondere das Gehäuse 3, umfasst ein Turbinengehäuse 12, in welchem das Turbinenrad 2 aufgenommen beziehungsweise aufnehmbar ist. Das Gehäuseelement 6 weist einen von dem ersten Wandbereich 9 beabstandeten, zweiten Wandbereich 13 zur, insbesondere direkten, Abstützung des Turbinengehäuses 12 auf. Dabei ist das Turbinengehäuse 12 über eine Abstützfläche 14 des Turbinengehäuses 12, insbesondere direkt, an einer zweiten Abstützfläche 15 des zweiten Wandbereichs 13 abgestützt beziehungsweise abstützbar. Die Abstützflächen 14, 15 sind dabei korrespondierend zueinander ausgebildet.
Um das Lagergehäuse 5, insbesondere den Aufnahmeraum 7, besonders dichthalten zu können, ist es vorgesehen, dass der erste Wandbereich 9 eine Dichtfläche 16 aufweist, an welcher ein an einer äußeren Mantelfläche 18 des Leitungselements 11 angeordnetes beziehungsweise anordenbares Dichtungselement 17 des Leitungselements 11 anliegt beziehungsweise anlegbar ist. Somit umfasst der Abgasturbolader 1, insbesondere das Lagergehäuse 5, in vollständig hergestellten Zustand das Dichtungselement 17, welches, insbesondere direkt, an der Dichtfläche 16 anliegt. Unter der Dichtfläche 16 kann insbesondere eine Position beziehungsweise ein Bereich des ersten Wandbereichs 9 verstanden werden, an welchem das Dichtungselement 17, insbesondere direkt, anliegt. In dem Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 17 in einer Nut 19 des Leitungselements 11 aufgenommen, wobei die Nut 19 an der äußeren Mantelfläche 18 des Leitungselements 11 angeordnet ist.
Um eine Sicherheit gegenüber einer thermischen Beschädigung des Abgasturboladers 1, insbesondere des Lagergehäuses 5, besonders zu erhöhen, ist es vorgesehen, dass das Gehäuseelement 6 eine Aussparung 20 aufweist, welche sich in radialer Richtung 21 der Durchgangsöffnung 10 zwischen der Dichtfläche 16 und dem zweiten Wandbereich 13, insbesondere der zweiten Anlagefläche 15, erstreckt. Dies bedeutet, dass ein von dem Turbinengehäuse 12 über den zweiten Wandbereich 13, insbesondere über die zweite Abstützfläche 15, einleitbarer Wärmestrom 22, welcher von dem zweiten Wandbereich 13, insbesondere von der zweiten Abstützfläche 15, aus über das Gehäuseelement 6 durch Wärmeleitung in eine in Richtung der Dichtfläche 16 verlaufende, erste Richtung 23 verläuft, durch die Aussparung 20 in eine senkrecht oder schräg zu der ersten Richtung 23 verlaufende, zweite Richtung 24 umlenkbar ist. Dadurch kann eine thermische Belastung der Dichtfläche 16, insbesondere des Dichtungselements 17, besonders gering gehalten werden, wodurch im Betrieb des Abgasturboladers 1 eine Temperatur der Dichtfläche 16, insbesondere des Dichtungselements 17, besonders gering gehalten werden kann. Ferner kann dadurch Ölverkokung des Öls vermieden beziehungsweise vermindert werden.
4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein von dem Lagergehäuse 5 unterschiedliches, weiteres Lagergehäuse 5a und 5 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht einen von dem Abgasturbolader 1 unterschiedlichen, weiteren Abgasturbolader 1a, welcher das weitere Lagergehäuse 5a umfasst. Das weitere Lagergehäuse 5a weist zwischen der Dichtfläche 16 und dem zweiten Wandbereich 13 keine Aussparung auf. Dadurch ist der Wärmestrom 22 bei dem weiteren Abgasturbolader 1a beziehungsweise bei dem Lagergehäuse 5a nicht durch die Aussparung 20 umlenkbar und verläuft somit entlang der ersten Richtung 23 und nicht entlang der zweiten Richtung 24. Dadurch ist die Temperatur der Dichtfläche 16, insbesondere des Dichtungselements 17, bei dem weiteren Abgasturbolader 1a beziehungsweise bei dem weiteren Lagergehäuse 5a höher als bei dem Abgasturbolader 1 beziehungsweise bei dem Lagergehäuse 5.
Vorzugsweise verläuft eine Axialrichtung 25 der Welle parallel zur radialen Richtung 21 der Durchgangsöffnung. Vorzugsweise verläuft eine Axialrichtung 26 der Durchgangsöffnung 10 schräg oder senkrecht zu der Axialrichtung 25 der Welle.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine gedachte, sich in radialer Richtung 21 der Durchgangsöffnung 10, und insbesondere in Axialrichtung 25 der Welle, erstreckende Gerade 27 durch die Dichtfläche 16, insbesondere das Dichtungselement 17, und den zweiten Wandbereich 13, insbesondere die zweite Abstützfläche 15, hindurch verläuft. Die gedachte Gerade 27 schneidet somit vorzugsweise die Dichtfläche 16, insbesondere das Dichtungselement 17 und den zweiten Wandbereich 13, insbesondere die zweite Abstützfläche 15.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Aussparung 20 sich auf einer Außenseite 20a der Aussparung 20, insbesondere in Axialrichtung der Durchgangsöffnung, über eine Körperkante 6a des Gehäuseelements 6 hinaus erstreckt. Dies bedeutet, dass die Aussparung 20 teilweise durch das Gehäuseelement 6, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet ist, wobei an der Außenseite 20a der Aussparung 20 das Begrenzen der Aussparung 20 durch das Gehäuseelement 6 unterbleibt.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Aussparung 20, wie in 2 und 3 gezeigt, einen kerbenförmigen Querschnitt 28 aufweist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Aussparung 20, insbesondere der Querschnitt 28, auf einer ersten Seite 29 von dem ersten Wandbereich 9 begrenzt ist, und auf einer zweiten Seite 30 von dem zweiten Wandbereich 13 begrenzt ist, wobei eine, sich zwischen den Seiten 29, 30 erstreckende, insbesondere maximale, Breite 31 der Aussparung 20, insbesondere des Querschnitts 28, zumindest 50 Prozent, insbesondere 60, 70 oder 80 Prozent, eines Abstands 32 zwischen der Dichtfläche 16, insbesondere des Dichtungselements 17, und der zweiten Anlagefläche 15 entspricht. Dies bedeutet, dass die Breite 31 der Aussparung 20 zumindest 50 Prozent des Abstands 32 entspricht, wobei die Breite 31 sich insbesondere in der radialen Richtung 21 der der Durchgangsöffnung 10 und/oder in der Axialrichtung 25 der Welle erstreckt.
Wie in 1 gezeigt, entspricht eine Länge 33, in welche sich die Aussparung 20 in ihrer Längserstreckungsrichtung 34 erstreckt, zumindest annähernd einem Durchmesser der Durchgangsöffnung 10.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist es in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Lagergehäuse 5 einen fluidisch durchströmbaren und zumindest bereichsweise innerhalb des Gehäuseelements 6 verlaufenden Kühlkanal 35 aufweist. Mittels des Kühlkanals 35 ist das Lagergehäuse kühlbar. Dadurch kann eine Temperatur des Lagergehäuses 5 besonders gering gehalten werden. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Lagergehäuse 5 eine von dem Fluid durchströmbare Eingangsöffnung 36 und eine von dem Fluid durchströmbare Ausgangsöffnung 37. Über die Eingangsöffnung 36 kann das Fluid in den Kühlkanal 35 eingeleitet werden und über die Ausgangsöffnung 37 kann das den Kühlkanal 35 durchströmende Fluid aus dem Kühlkanal 35 abgeführt werden. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Kühlmittel, insbesondere um Wasser.
Bei der Aussparung 20 handelt es sich um keinen Kühlkanal. Dies bedeutet, dass, insbesondere im Betrieb des Abgasturboladers 1, vorzugsweise kein Durchströmen der Aussparung 20 von einem Fluid, insbesondere dem Kühlmittel vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der von dem Turbinengehäuse 12 über den zweiten Wandbereich 13, insbesondere über die zweite Abstützfläche 15, eingeleitete Wärmestrom 22, welcher von dem zweiten Wandbereich 13, insbesondere von der zweiten Abstützfläche 15, aus über das Gehäuseelement 6 durch Wärmeleitung in die erste Richtung 23 verläuft, durch die Aussparung 20 in die zweite Richtung 24 derart umlenkbar ist, dass der Wärmestrom 22 in einen Teilbereich 38 des Gehäuseelements 6 leitbar beziehungsweise führbar ist, welcher näher an dem Kühlkanal 35 angeordnet ist als die Dichtfläche 16, insbesondere das Dichtungselement 17. Dies bedeutet, dass der Wärmestrom 22 zu dem Kühlkanal 35 mittels der Aussparung 20 hingeführt werden kann. Dadurch kann die Temperatur des Gehäuseelements 6, insbesondere der Dichtfläche 16, besonders gering gehalten werden.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Aussparung 20 teilweise durch das an dem zweiten Wandbereich 13 abgestützte Turbinengehäuse 12 begrenzt ist. Dies bedeutet, dass zumindest ein Randbereich 41 durch das Turbinengehäuse 12 begrenzt beziehungsweise gebildet ist.
Das Lager, welches in den Figuren nicht gezeigt ist, ist beispielsweise an einer Aufnahmeposition 8 in dem Lagergehäuse 5 beziehungsweise in dem Aufnahmeraum 7 anordenbar. Dies ist in 4 gezeigt.
In dem Ausführungsbeispiel ist das Leitungselement 11 als Ölablaufleitung ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Abgasturbolader 1 vorzugsweise ein von dem Leitungselement 11 beabstandetes, zweites Leitungselement aufweist, welches von dem Öl durchströmbar ist und als Ölzulaufleitung ausgebildet ist. Das zweite Leitungselement kann in einer von der Durchgangsöffnung 10 beabstandeten, zweiten Durchgangsöffnung 39 des Lagergehäuses 5 angeordnet sein, wobei die zweite Durchgangsöffnung 39 zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, durch das Gehäuseelement 6 begrenzt beziehungsweise gebildet sein kann. Über das zweite Leitungselement ist das das zweite Leitungselement durchströmende Öl dem Lagergehäuse 5, insbesondere dem Aufnahmeraum 7 zuführbar, und dadurch in das Lagergehäuse 5, insbesondere in den Aufnahmeraum 7 einleitbar. Vorzugsweise ist das dem Lagergehäuse 5, insbesondere dem Aufnahmeraum 7 zugeführte Öl durch das Lager hindurchführbar. Dies bedeutet, dass ein innerhalb des Lagergehäuses 5, insbesondere innerhalb des Gehäuseelements 6, verlaufender und von dem Öl durchströmender Ölpfad 40, welcher fluidisch mit dem Leitungselement 11 und dem zweiten Leitungselement verbunden beziehungsweise verbindbar ist, zumindest bereichsweise durch das Lager hindurch verläuft. Dadurch kann das Öl zum Schmieren des Lagers dem Lager zugeführt werden. Somit ist das Öl insbesondere zum Schmieren des Abgasturboladers 1, insbesondere des Lagers, vorgesehen. Vorzugsweise ist das dem Lager zugeführte Öl, insbesondere das durch das Lager hindurchgeführte Öl, über das Leitungselement 11 aus dem Lagergehäuse 5, insbesondere aus dem Aufnahmeraum 7, abführbar.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Lagergehäuse 5 einen ersten Flanschbereich 42 aufweist, an welchem ein erster Teil 43 eines Verbindungselements 44 anliegt, und das Turbinengehäuse 12 einen dem ersten Flanschbereich 42 abgewandten, zweiten Flanschbereich 45 aufweist, an welchem ein von dem ersten Teil 43 beabstandeter, zweiter Teil 46 des Verbindungselements 44 anliegt, wobei das Lagergehäuse 5 und das Turbinengehäuse 12 über das Verbindungselement 44 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 44 ist vorzugsweise als Schelle beziehungsweise schellenartig ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbindungselement um ein insbesondere als V-Band bezeichnetes Bauelement. Somit können die jeweiligen Flanschbereiche 42, 45 insbesondere als jeweiliger V-Band-Flansch bezeichnet werden. Eine erste Längserstreckungsrichtung 47 des ersten Teils 43 verläuft schräg zu einer zweiten Längserstreckungsrichtung 48 des zweiten Teils 46. Dadurch ist ein Querschnitt des Verbindungselements zumindest näherungsweise V-förmig beziehungsweise V-ähnlich ausgebildet.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Aussparung 20 zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, in dem ersten Flanschbereich 42 angeordnet ist, wodurch der erste Teil 43 des Verbindungselements 44 im Bereich 49 der Aussparung 20 von dem ersten Flanschbereich 42, insbesondere in radialer Richtung 21 der Durchgangsöffnung 10 und/oder in Axialrichtung 25 der Welle, beabstandet ist. Dies bedeutet, dass der erste Flanschbereich 42, insbesondere zwischen dem Turbinengehäuse 12 und dem Lagergehäuse 5 im Bereich der Durchgangsöffnung 10, ausgespart ist.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Abgasturbolader 1 ein insbesondere als Blech ausgebildetes Schutzelement 50 auf. Das Schutzelement 50 ist zwischen dem Turbinenrad 2 und dem Lagergehäuse 5 angeordnet. Dadurch kann von dem Turbinenrad 2 in das Lagergehäuse 5 übertragende Wärme besonders gering gehalten werden. Somit kann das Schutzelement 50 insbesondere als Hitzeschutz bezeichnet werden.
In dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass zwischen dem Turbinengehäuse 12 und dem Lagergehäuse 5, insbesondere zwischen den Abstützflächen 14, 15, ein separat von dem Dichtungselement 17 ausgebildetes, zweites Dichtungselement 51 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das zweite Dichtungselement in einer Nut 52 des Turbinengehäuses aufgenommen, welche insbesondere in beziehungsweise an der zweiten Abstützfläche 15 des Turbinengehäuses 12 angeordnet ist. Dadurch können das Turbinengehäuse 12 und das Lagergehäuse 5, insbesondere an ihrer gemeinsamen Schnittstelle, besonders dichtgehalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
1a: weiterer Abgasturbolader
2: Turbinenrad
3: Gehäuse
4: Wellendrehachse
5: Lagergehäuse
5a: weiteres Lagergehäuse
6: Gehäuseelement
6a: Körperkante
7: Aufnahmeraum
8: Aufnahmeposition
9: erster Wandbereich
10: Durchgangsöffnung
11: Leitungselement
12: Turbinengehäuse
13: zweiter Wandbereich
14: erste Abstützfläche
15: zweite Abstützfläche
16: Dichtfläche
17: Dichtungselement
18: Mantelfläche
19: Nut
20: Aussparung
20a: Außenseite
21: radiale Richtung
22: Wärmestrom
23: erste Richtung
24: zweite Richtung
25: Axialrichtung
26: Axialrichtung
27: Gerade
28: Querschnitt
29: erste Seite
30: zweite Seite
31: Breite
32: Abstand
33: Länge
34: Längserstreckungsrichtung
35: Kühlkanal
36: Eingangsöffnung
37: Ausgangsöffnung
38: Teilbereich
39: zweite Durchgangsöffnung
40: Ölpfad
41: Randbereich
42: erster Flanschbereich
43: erster Teil
44: Verbindungselement
45: zweiter Flanschbereich
46: zweiter Teil
47: erste Längserstreckungsrichtung
48: zweite Längserstreckungsrichtung
49: Bereich
50: Schutzelement
51: zweites Dichtungselement
52: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2673488 B1 [0002]

Claims

Lagergehäuse (5) für einen Abgasturbolader (1), mit einem Gehäuseelement (6), mit einem durch das Gehäuseelement (6) zumindest teilweise begrenzten Aufnahmeraum (7) zur Aufnahme wenigstens eines Lagers einer Abtriebswelle des Abgasturboladers (1), und mit einer in dem Gehäuseelement (6) angeordneten und von einem ersten Wandbereich (9) des Gehäuseelements (6) teilweise begrenzten Durchgangsöffnung (10) zur Aufnahme eines von Öl durchströmbaren Leitungselements (11), wobei das Gehäuseelement (6) einen von dem ersten Wandbereich (9) beabstandeten, zweiten Wandbereich (13) zur Abstützung eines ein Turbinenrad (2) des Abgasturboladers (1) aufnehmendes Turbinengehäuses (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wandbereich (9) eine Dichtfläche (16) aufweist, an welcher ein an einer äußeren Mantelfläche (18) des Leitungselement (11) angeordnetes Dichtungselement (17) des Leitungselements (11) anliegt, und dass das Gehäuseelement (6) eine Aussparung (20) aufweist, welche sich in radialer Richtung (21) der Durchgangsöffnung (10) zwischen der Dichtfläche (16) und dem zweiten Wandbereich (13) erstreckt.
Lagergehäuse (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) sich auf einer Außenseite (20a) der Aussparung (20) über eine Körperkante (6a) des Gehäuseelements (6) hinaus erstreckt.
Lagergehäuse (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) einen kerbenförmigen Querschnitt (28) aufweist.
Lagergehäuse (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (5) einen von einem Fluid durchströmbaren und zumindest bereichsweise innerhalb des Gehäuseelements (6) verlaufenden Kühlkanal (35) aufweist.
Lagergehäuse (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Turbinengehäuse (12) über den zweiten Wandbereich (13) einleitbarer Wärmestrom (22), welcher von dem zweiten Wandbereich (13) aus über das Gehäuseelement (6) durch Wärmeleitung in eine in Richtung der Dichtfläche (16) verlaufende, erste Richtung (23) verläuft, durch die Aussparung (20) in eine senkrecht oder schräg zu der ersten Richtung (23) verlaufende, zweite Richtung (24) umlenkbar ist, wodurch der Wärmestrom (22) in einen Teilbereich (38) des Gehäuseelements (6) leitbar ist, welcher näher an dem Kühlkanal (35) angeordnet ist als die Dichtfläche (16).
Gehäuse (3) für einen Abgasturbolader (1), mit einem Lagergehäuse (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gehäuse (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) teilweise durch das an dem zweiten Wandbereich (13) abgestützte Turbinengehäuse (12) begrenzt ist.
Gehäuse (3) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (5) einen ersten Flanschbereich (42) aufweist, an welchem ein erster Teil (43) eines Verbindungselement (44) anliegt, und das Turbinengehäuse (12) einen dem ersten Flanschbereich (42) abgewandten, zweiten Flanschbereich (45) aufweist, an welchem ein von dem ersten Teil (43) beabstandeter, zweiter Teil (46) des Verbindungselements (44) anliegt, wobei das Lagergehäuse (5) und das Turbinengehäuse (12) über das Verbindungselement (44) miteinander verbunden sind.
Gehäuse (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) zumindest teilweise in dem ersten Flanschbereich (42) angeordnet ist, wodurch der erste Teil (43) des Verbindungselements (44) im Bereich (49) der Aussparung (20) von dem ersten Flanschbereich (42) beabstandet ist.
Abgasturbolader (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.